JP2021021746A - Method for diagnosing and evaluating structure based on always fine movement of structure - Google Patents

Method for diagnosing and evaluating structure based on always fine movement of structure Download PDF

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五十嵐 俊一
Shunichi Igarashi
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Abstract

To provide a method for diagnosing and evaluating a structure based on the always fine movement of the structure, which is different from a conventional method in which soundness and safety of the structure is achieved by directly applying an external force or the like to an object, and earthquake resistance and soundness of the structure and the effect of a countermeasure work and a reinforcing work can be inexpensively and quickly diagnosed and evaluated.SOLUTION: Disclosed is a method for evaluating performance of a structure by the always fine observation, which includes the steps of: constantly observing a fine observation history at the same time at a plurality of observation points in the structure; calculating an estimated value of an index used for an earthquake resistant design of the structure using the root mean square (RMS) of these time histories; and performing evaluation of the earthquake resisting performance based on the observation of the structure using a ratio to a value of the index used at a point of time when this value is designed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、構造物の常時微動に基づいて構造物の耐震性や健全性及び対策工・補強工の効果を診断評価する構造物の診断評価方法に関する技術である。 The present invention is a technique relating to a diagnostic evaluation method for a structure, which diagnoses and evaluates the seismic resistance and soundness of the structure and the effects of countermeasures and reinforcements based on the constant tremor of the structure.

人体、機械、建物などから、崖、地盤、樹木まで、我々の周囲にある様々な物に対して、性能を診断評価することは、安全で快適な生活を送る上での基本であり、多くの機器、技術が既に実用化されている。この中で、建物、インフラ施設などの構造物の耐震性、健全性の診断評価には、次のような困難さがある:長期に渡り、様々な自然環境条件にさらされる。一つ一つがそれぞれ異なる形状、材質を持っている。破壊試験ができない。大きさが人のスケールを超える。移動が困難である。完全に文書やデータで記述することができない。構造物は、地盤に支持されており、地盤の性状は地上に見える人造物よりも複雑である。地震等の突発的な外力の発生時期、規模、振動特性などについては不確定性が高い。 Diagnosis and evaluation of the performance of various objects around us, from human bodies, machines, buildings, etc. to cliffs, ground, trees, etc., is the basis for living a safe and comfortable life, and many Equipment and technology have already been put into practical use. Among these, there are the following difficulties in diagnosing and evaluating the seismic resistance and soundness of structures such as buildings and infrastructure facilities: they are exposed to various natural environmental conditions for a long period of time. Each one has a different shape and material. Destruction test is not possible. The size exceeds the scale of a person. It is difficult to move. It cannot be completely described in documents or data. The structure is supported by the ground, and the properties of the ground are more complex than those of man-made structures visible on the ground. There is a high degree of uncertainty regarding the timing, scale, and vibration characteristics of sudden external forces such as earthquakes.

また、既存建築物の耐震性評価には、構造耐震指標(Is値)を計算する方法が従来から行われているが、図面等の情報を専門家が判断してコンピュータプログラムに入力して複雑な計算を行うため、多額の費用と時間がかかった。さらに、計算法が一意的でなく、分岐や判断に基づく入力があったので、結果的には主観的な要素が入り易いとされ、第三者機関による判定会が制度化されるに至っている。つまり、上記従来手法は、多額の費用と労力、時間を要するものであった。 In addition, the method of calculating the structural seismic index (Is value) has been conventionally used for the seismic resistance evaluation of existing buildings, but it is complicated because an expert judges information such as drawings and inputs it into a computer program. It took a lot of money and time to perform various calculations. Furthermore, since the calculation method is not unique and there are inputs based on branching and judgment, it is said that subjective elements are likely to be included as a result, and judgment meetings by third-party organizations have been institutionalized. .. That is, the above-mentioned conventional method requires a large amount of cost, labor, and time.

これまでに実用化されている構造物全体を対象とする診断評価法には、a)図面や計算書との整合性をチェックするもの、b)構造計算をやり直すもの、c)別の計算法で計算しなおすもの、d)起振機などで振動を与えて揺れ方を計測するもの、e)チェックシート形式で評点をつけ集計するもの、f)微動観測に基づくものがある。新築時の検査は、a)あるいはb)に、耐震診断は、c)の範疇に属する。しかし、a)〜c)に掲げた計算を用いる方法は、その根拠である数値を図面等から拾い出すので、実際の構造物および支持条件がその通りであるかどうかについては、仮定することになる。また、構造物内部について、詳細な計算をして100%正確な判定ができたとしても、基礎と周辺地盤の条件によって計算結果は殆ど左右される結果となる。また、d)に掲げた起振機などを使う方法も、起振機のエネルギーは構造物および周辺地盤の位置エネルギーに比べて小さすぎ、構造計算を行う場合と同様に、精度の高い判定とは言いがたい。 Diagnostic evaluation methods for the entire structure that have been put into practical use so far include a) checking the consistency with drawings and calculation sheets, b) re-doing structural calculations, and c) another calculation method. There are those that are recalculated in, d) that vibrates and measures the way of shaking with a vibrator, e) that scores are added in a check sheet format, and f) that is based on microtremor observation. Inspection at the time of new construction belongs to a) or b), and seismic diagnosis belongs to c). However, since the method using the calculations listed in a) to c) picks up the numerical values that are the basis for it from the drawings, etc., it is assumed that the actual structure and support conditions are the same. Become. Further, even if the inside of the structure can be calculated in detail and 100% accurate judgment can be made, the calculation result is almost influenced by the conditions of the foundation and the surrounding ground. Also, in the method using the exciter shown in d), the energy of the exciter is too small compared to the potential energy of the structure and the surrounding ground, and it is judged with high accuracy as in the case of structural calculation. Is hard to say.

常時微動は、上記の方法が依拠している情報に比べ、はるかに総合的、詳細かつ大量の、構造物および周辺地盤の情報を含んでいる。常時微動は、振幅こそ、数ミクロン程度と小さいが、構造物及び周辺地盤の巨大な質量が常時振動しているので、大きなエネルギーを持っている。空間的にも、構造物と周辺地盤の全ての箇所で振動するもので、情報量は、設計図書や起振機の情報とは全く比較になら無い程多い。特に、大地震に対する危険性を評価する上で、地震と同様に入力源を地盤とした実振動が測定できることは重要である。 Constant tremors contain much more comprehensive, detailed and abundant information on structures and surrounding ground than the information on which the above methods are relied. The constant tremor has a small amplitude of about several microns, but it has a large amount of energy because the huge mass of the structure and the surrounding ground is constantly oscillating. In terms of space, it vibrates in all parts of the structure and the surrounding ground, and the amount of information is so large that it cannot be compared with the information of design documents and vibrators. In particular, in evaluating the risk of a large earthquake, it is important to be able to measure the actual vibration with the input source as the ground, as in the case of an earthquake.

従来も、常時微動を利用する構造物の診断法は、例えば特許文献1の開示技術などのように幾つか試行されている。 Conventionally, some diagnostic methods for structures that always utilize fine movement have been tried, such as the disclosure technique of Patent Document 1.

特許第3876247号公報Japanese Patent No. 3876247

しかし、従来技術は、卓越していると思われる周期をフーリエスペクトルから目視で判定し、その変化を論ずる等の方法であり、常時微動の持つ豊富な情報量のごく一部を取り出すものに過ぎなかった。従って、診断結果は、精度、内容ともに不十分であり、構造物の診断法としての地位を築くことは出来なかった。また、特許文献1を含む従来技術は、算出した指標が現行の設計基準あるいは耐震診断基準で用いる指標ではなかったため、現行基準の枠組みでの評価や診断に適用することができなかった。さらに、現行基準の設計指標には、構造物の使用継続性を直接評価するものがない。ただし、現行の構造物の耐震設計基準及び耐震診断基準を総称して、本明細書では現行基準とする。また、耐震診断基準を単に診断基準、耐震設計基準を単に設計基準と称する。 However, the prior art is a method of visually determining the period that seems to be superior from the Fourier spectrum and discussing the change, and only extracts a small part of the abundant amount of information that the tremor always has. There wasn't. Therefore, the diagnostic results were inadequate in both accuracy and content, and could not establish a position as a diagnostic method for structures. In addition, the prior art including Patent Document 1 could not be applied to the evaluation and diagnosis within the framework of the current standard because the calculated index was not the index used in the current design standard or the seismic diagnosis standard. Moreover, none of the design indicators of the current standard directly evaluate the continuity of use of structures. However, the seismic design standards and seismic diagnostic standards for current structures are collectively referred to as the current standards in this specification. In addition, seismic diagnostic criteria are simply referred to as diagnostic criteria, and seismic design criteria are simply referred to as design criteria.

また、現行の耐震設計で用いている層せん断力高さ方向の分布係数、保有水平耐力、及び耐震診断で用いている累積強度指標と形状指標の積などは、これを実測する方法がなかった。現行基準では、想定地震動を具体的に示しておらず、さらに、現行の計算法は、一意的でなく分岐や判断に基づく入力があるという問題もあった。 In addition, there was no method to actually measure the distribution coefficient in the height direction of the layer shear force used in the current seismic design, the retained horizontal strength, and the product of the cumulative strength index and the shape index used in the seismic diagnosis. .. The current standard does not specifically indicate the assumed ground motion, and there is also the problem that the current calculation method is not unique and has input based on branching and judgment.

本発明は、上記特許文献1を含む従来技術にみられた上記課題に鑑み、常時微動のもつ情報を、現行の既存構造物の診断・耐震改修設計に用いている累積強度指標、構造耐震指標の期待値や、現行の新築の設計に用いている層せん断力の高さ方向の分布係数の期待値や、構造物の使用継続性を直接評価するための損傷度に関連付けて前記指標や損傷度の推定値をそれぞれ微動の測定値から直接取得することで、実在の構造物・周辺地盤系の情報を抽出しこれを構造物の設計、診断評価に用いる新たな方法を提供することを目的とする。本発明の方法を微動診断(MTD:Micro Tremor Diagnosis)と称する。 In view of the above problems found in the prior art including Patent Document 1, the present invention uses the information of constant tremor for diagnosis and seismic repair design of existing existing structures, cumulative strength index and structural seismic index. The above indicators and damage are related to the expected value of, the expected value of the distribution coefficient of the layer shear force in the height direction used in the current new construction design, and the degree of damage for directly evaluating the continuity of use of the structure. The purpose is to provide a new method for extracting information on existing structures and surrounding ground systems and using them for structure design and diagnostic evaluation by directly acquiring the estimated values of degrees from the measured values of microtremors. And. The method of the present invention is referred to as Micro Tremor Diagnosis (MTD).

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その構成上の特徴は、常時微動観測により、構造物の性能を評価する方法において、前記構造物内の複数の観測点で同時に常時微動時刻歴を観測し、これらの時刻歴の二乗平均値平方根(RMS)を用いて、前記構造物の耐震設計に用いる指標の推定値を算出し、この値の設計時点で用いられる前記指標の値に対する比率を用いて、前記構造物の前記観測に基づく耐震性能の評価を行うことにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its structural feature is that in a method of evaluating the performance of a structure by constant microtremor observation, at a plurality of observation points in the structure at the same time at all times. The tremor time history is observed, and the square mean square root (RMS) of these time histories is used to calculate the estimated value of the index used for seismic design of the structure, and the index used at the time of designing this value is calculated. The purpose is to evaluate seismic performance based on the observation of the structure using the ratio to the value.

また、連続して計測した前記常時微動時刻歴を分割し、複数の部分時刻歴を抽出し、各部分時刻歴に関して前記指標の期待値を計算し、そのサンプル平均を前記指標の推定値とすることができる。この場合における前記部分時刻歴の継続時間は、1〜2分間とするのが望ましい。 Further, the continuous fine movement time history measured continuously is divided, a plurality of partial time histories are extracted, the expected value of the index is calculated for each partial time history, and the sample average is used as the estimated value of the index. be able to. In this case, the duration of the partial time history is preferably 1 to 2 minutes.

本発明においては、前記観測を、構造物の新築後、改修工事前後、また、定期的な診断時に行い、各観測時点の前記推定値を相互比較することにより、構造物の耐震性能と大地震時の倒壊危険性と使用継続性の経時変化と改修工事前後の変化とのうちの少なくともいずれかを診断評価するものであってもよい。 In the present invention, the observations are performed after the new construction of the structure, before and after the repair work, and at the time of periodic diagnosis, and the estimated values at each observation time are compared with each other to obtain the seismic performance of the structure and a large earthquake. It may be used to diagnose and evaluate at least one of the risk of collapse at the time, the change over time in the continuity of use, and the change before and after the repair work.

本発明において前記指標は、現行基準に規定された層せん断力の高さ方向の分布係数や、現行基準に規定された保有水平耐力とすることができる。 In the present invention, the index can be the distribution coefficient of the layer shear force in the height direction specified in the current standard or the retained horizontal strength specified in the current standard.

また、本発明において前記指標は、現行基準に規定されたベースシア係数や現行基準に規定された加速度応答倍率とすることもできる。 Further, in the present invention, the index may be a base shear coefficient specified in the current standard or an acceleration response magnification specified in the current standard.

さらに、本発明において前記指標は、現行基準に規定された累積強度指標と形状指標との積や、新たに本発明で定義する損傷度や転倒危険度としてもよい。 Further, in the present invention, the index may be the product of the cumulative strength index and the shape index defined in the current standard, or the degree of damage or the degree of fall risk newly defined in the present invention.

本発明によれば、現行の既存構造物の診断・耐震改修設計に用いている累積強度指標、構造耐震指標の期待値や、現行の新築の設計に用いている層せん断力の高さ方向の分布係数の期待値や、構造物の使用継続性を直接評価するために新たに定義した損傷度の推定値をそれぞれ微動の測定値から直接取得することで、構造物の各部分に鉛直アレーを設けた観測により、各フロアーの部分(ゾーン)の振動性情、強度、損傷度等を測定することができる結果、従来法より、はるかに詳細かつ迅速、安価に耐震性、健全性、あるいは改修設計の効果を評価できることとなった。 According to the present invention, the cumulative strength index used for diagnosis and seismic repair design of existing existing structures, the expected value of structural seismic index, and the height direction of the layer shear force used in the current new construction design. Vertical arrays are provided for each part of the structure by directly obtaining the expected value of the distribution coefficient and the estimated value of the degree of damage newly defined to directly evaluate the continuity of use of the structure from the measured values of tremors. As a result of being able to measure the vibrational sentiment, strength, degree of damage, etc. of each floor part (zone) by the provided observation, seismic resistance, soundness, or repair design is far more detailed, quicker, and cheaper than the conventional method. It was possible to evaluate the effect of.

つまり、本発明によれば、以上の指標を用いることで、新築後、改修工事後、また、定期的な診断時に、現行の診断評価、あるいは検査方法よりはるかに安価かつ迅速に診断評価、あるいは検査を行うことができるので、合理的な耐震補強設計、新設構造物の耐震設計を行うことができることになる。 That is, according to the present invention, by using the above indicators, diagnostic evaluation or evaluation can be performed much cheaper and faster than the current diagnostic evaluation or inspection method after new construction, after repair work, and at the time of regular diagnosis. Since inspections can be performed, rational seismic retrofitting design and seismic design of new structures can be performed.

本発明方法が適用される診断システムの構成例を示す説明図。The explanatory view which shows the structural example of the diagnostic system to which the method of this invention is applied. 微動計と分析器との間で行われる基本的な処理手順を示すフローチャート図。The flowchart which shows the basic processing procedure performed between a microtremor and an analyzer. 本発明方法において構造耐震指標、保有水平耐力及び損傷度を計算するために必要な要因を示す説明図。Explanatory drawing which shows the factor necessary for calculating structural seismic index, holding horizontal strength and damage degree in the method of this invention. 本発明方法の全体処理の手順を示すフローチャート図。The flowchart which shows the procedure of the whole processing of the method of this invention. 分析器内で行われる処理内容のをルーチン別に示す説明図。An explanatory diagram showing the contents of processing performed in the analyzer for each routine. 実際の地震の作用と地震力を示す模式図であり、そのうちの(a)は実際の作用を、(b)はバネ・質点系を、(c)は地震力を示す。It is a schematic diagram showing the action and seismic force of an actual earthquake, of which (a) shows the actual action, (b) shows the spring / mass system, and (c) shows the seismic force. 図6(b)で黒点と線で描いた複数の質点とバネを一つにしたモデル(一質点系)図。FIG. 6 (b) is a model (single point system) in which a plurality of mass points and springs drawn by black dots and lines are combined into one. バイリニア型の累積強度指標・層間変形角関係を示すグラフ図。A graph showing the bilinear type cumulative strength index and interlayer deformation angle relationship. 摩擦型層間せん断力・支持部分加速度関係を示すグラフ図。The graph which shows the relationship between the friction type interlayer shear force and the acceleration of a support part. 摩擦型層間せん断力・層間速度関係を示すグラフ図。The graph which shows the relationship between the friction type interlayer shear force and the interlayer velocity. 摩擦型層間せん断力・層間変位関係を示すグラフ図。The graph which shows the friction type interlayer shearing force and interlayer displacement relation. 4階建ての病院を例に1階における4種類の微動計の配置図。A layout plan of four types of microtremors on the first floor, taking a four-story hospital as an example. 同4階建ての病院を例に2階における4種類の微動計の配置図。The layout of four types of microtremors on the second floor, taking the same four-story hospital as an example. 同4階建ての病院を例に3階における4種類の微動計の配置図。A layout plan of four types of microtremors on the third floor, taking the same four-story hospital as an example. 同4階建ての病院を例に4階における4種類の微動計の配置図。A layout plan of four types of microtremors on the fourth floor, taking the same four-story hospital as an example. Y病院1階柱壁2階床梁伏図。Y Hospital 1st floor pillar wall 2nd floor beam plan. Y病院2階柱壁3階床梁伏図。Y hospital 2nd floor pillar wall 3rd floor floor beam plan. Y病院X方向1通軸組図。Y hospital X direction 1 axis assembly diagram. Y病院X方向2通軸組図。Y hospital X direction 2 axis assembly diagram. Y病院X方向4通軸組図。Y hospital X direction 4 axis assembly diagram. Y病院Y方向A通軸組図。Y hospital Y direction A grid assembly diagram. Y病院Y方向B通軸組図。Y hospital Y direction B grid assembly diagram. 実施例2についての建物全景図。A panoramic view of the building for Example 2. 図23における一階A2計測器の設置状況を図25との対応のもThe installation status of the A2 measuring instrument on the first floor in Fig. 23 corresponds to that in Fig. 25. 図24との対応のもとで計測器配置と補強位置とを示す説明図。Explanatory drawing which shows the measuring instrument arrangement and reinforcement position in correspondence with FIG. 各階の微動変位軌跡図。Fine movement displacement locus diagram of each floor. 補強前の計測による11階建てSRC建物の屋上の振動のアニメーション。Animation of vibration on the roof of an 11-story SRC building measured before reinforcement. 補強後の計測による11階建てSRC建物の屋上の振動のアニメーション。補強後の屋上面の運動につき屋上面3箇所に設置した微動計による変位データ(XYZ3成分)を構造解析結果可視化ソフトウェアに入力して、可視化(アニメーション化)したものの一瞬を示す図。Animation of vibration on the roof of an 11-story SRC building measured after reinforcement. The figure which shows the moment of the movement of the roof surface after reinforcement by inputting the displacement data (XYZ3 component) by the fine motion meters installed at three places on the roof surface into the structural analysis result visualization software and visualizing (animating) it. ブロック塀、基礎および地盤と微動計との配置関係を示す模式図。A schematic diagram showing the arrangement relationship between a block wall, a foundation, and the ground and a fine movement meter. ブロック塀の全景を(a)〜(c)として状況別に示す説明図。Explanatory drawing which shows the whole view of a block wall as (a)-(c) according to a situation. ブロック塀上と基準点の微動計配置図。The layout of the fine movement meter on the block wall and the reference point.

構造物の周辺地盤は、常に微小な振動を生じている。振動エネルギーの供給源は、潮汐、交通振動等である。振幅は、数ミクロン[10=−6m]程度である。構造物のある点で観測される常時微動(以下、単に「微動」ともいう。)は、周辺地盤の微動が、基礎から構造物内に入り、構造物内部を伝播する間に増幅、あるいは減衰した結果である。 The ground around the structure is constantly generating minute vibrations. The sources of vibration energy are tides, traffic vibrations, and the like. The amplitude is about several microns [10 = -6 m]. The constant tremor observed at a certain point of the structure (hereinafter, also simply referred to as "tremor") is amplified or attenuated while the tremor of the surrounding ground enters the structure from the foundation and propagates inside the structure. It is the result of

常時微動は、構造物内に設置した微動計(加速度計)で観測される。これは、構造物内の特定の点の絶対加速度であり、通常は鉛直成分、水平2方向の直交3成分に分けてそれぞれ計測される。振幅が微小であり、継続時間も短いので、構造物は定常線形システムであり、常時微動は、定常確率過程(Stationaly Stochastic Process )の一部分であるとして数学的に扱うことができる。 Constant tremors are observed with a tremor meter (accelerometer) installed in the structure. This is the absolute acceleration of a specific point in the structure, and is usually measured separately for the vertical component and the three orthogonal components in the two horizontal directions. Due to its small amplitude and short duration, the structure is a stationary linear system and constant tremors can be mathematically treated as part of a stationary stochastic process.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態例を説明する。図1は、本発明方法が適用される診断システムの構成例を示す説明図である。同図によれば、診断システムの全体は、構造物10の各層の層境界面10a,10b,10cに配置される微動計1と、該微動計1が記録したデータに基づき各種の振動特性指標、及び現行基準で用いている各種の耐震性評価指標と新たな評価指標とを算出する分析器(例えばパーソナルコンピュータ)2とで構成されている。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of a diagnostic system to which the method of the present invention is applied. According to the figure, the entire diagnostic system consists of a microtremor 1 arranged on the layer boundary surfaces 10a, 10b, 10c of each layer of the structure 10 and various vibration characteristic indexes based on the data recorded by the microtremor 1. , And an analyzer (for example, a personal computer) 2 that calculates various seismic resistance evaluation indexes and new evaluation indexes used in the current standard.

これらのうち、微動計(例えば白山工業製の微動計JU410)1は、加速度センサー、メモリ、GPSを内蔵している。また、分析器2には、微動診断ソフトが搭載されており、微動計1が記録したデータをUSBあるいはLAN、インターネットを介して受け取り、以下に詳説する本発明方法の計算を行い、各種の振動特性指標、及び現行基準で用いている各種の耐震性評価指標と新たな評価指標を計算する。また、分析器2は、ある層に例えば3箇所設置した微動計1が取得した微動変位データは、分析器2に搭載されている可視化ソフトに送られ、面の動きを3次元でアニメーション化した上で、分析器2が備える図示しない表示手段(ディスプレイ)に表示して構造物10がどのように震動しているか、その震動モードを表示して一目瞭然に目視確認できるようにして可視化されている。 Of these, the microtremor (for example, the microtremor JU410 manufactured by Hakusan Kogyo) 1 has a built-in acceleration sensor, memory, and GPS. Further, the analyzer 2 is equipped with microtremor diagnosis software, receives the data recorded by the microtremor 1 via USB, LAN, or the Internet, calculates the method of the present invention described in detail below, and performs various vibrations. Calculate the characteristic index, various seismic resistance evaluation indexes used in the current standard, and new evaluation indexes. Further, in the analyzer 2, for example, the fine movement displacement data acquired by the fine movement meter 1 installed at three locations on a certain layer is sent to the visualization software mounted on the analyzer 2 to animate the movement of the surface in three dimensions. Above, it is visualized by displaying it on a display means (display) (not shown) provided in the analyzer 2 so that the vibration mode of the structure 10 can be visually confirmed at a glance. ..

以下、本発明方法の概要を図2〜図5に基づいて説明する。図2は、微動計1と分析器2との間で行われる基本的な処理手順を示すフローチャート図である。同図によれば、振動計1は、常時微動(層境界上の観測点及び基準点の加速度時刻歴)を測定して記録する。分析器2は、受け取った測定記録データを周波数領域でフィルタ処理し、しかる後に対象構造物の固有振動数付近の周波数帯の加速度時刻歴を取得する。該加速度時刻歴を取得した後は、時間領域で、2分間程度のパートに分割され、それぞれについて、注目時刻歴、エネルギー伝達率、及び、各種の指標を計算する。計算後は、パート毎の振動特性指標、耐震性能指標及び収震性能指標の平均値と標準偏差とを計算し、前記平均値を各指標の推定値とする処理が行われる。 Hereinafter, the outline of the method of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. 2 is a flowchart showing a basic processing procedure performed between the microtremor 1 and the analyzer 2. According to the figure, the vibrometer 1 constantly measures and records tremors (acceleration time history of observation points and reference points on the layer boundary). The analyzer 2 filters the received measurement record data in the frequency domain, and then acquires the acceleration time history of the frequency band near the natural frequency of the target structure. After acquiring the acceleration time history, it is divided into parts of about 2 minutes in the time domain, and the attention time history, the energy transfer coefficient, and various indexes are calculated for each part. After the calculation, the average value and standard deviation of the vibration characteristic index, seismic performance index, and seismic performance index for each part are calculated, and the average value is used as the estimated value of each index.

また、図3によれば、本発明方法における想定地震動の大きさは、最大加速度、最大速度、最大変位、強震継続時間で表すこととしている。また、微動計は、対象構造物の各層及び基準面に鉛直アレー状に設置する。さらに、対象構造物の対象層の性能は、必要保有水平耐力、靱性指標、経年指標、限界繰り返し回数で表すこととしている。そして、微動計の設置を終えた後は、図2に示す処理手順に従い、微動計1を用いた微動計測と分析器2を用いた計測結果の分析を行い、振動特性指標(中心周期、層せん断力の高さ方向の分布を示す係数)及び耐震性能評価指標(保有水平耐力、終局時累積強度指標と形状指標との積)及び収震性評価指標(履歴吸収エネルギー、損傷度)を計算する。以上を処理した後は、構造耐震指標、保有水平耐力比、及び損傷度を計算して処理を終えることになる。 Further, according to FIG. 3, the magnitude of the assumed ground motion in the method of the present invention is represented by the maximum acceleration, the maximum velocity, the maximum displacement, and the strong motion duration. In addition, the microtremor is installed in a vertical array on each layer and reference plane of the target structure. Furthermore, the performance of the target layer of the target structure is expressed by the required horizontal strength, toughness index, aging index, and limit number of repetitions. After the installation of the microtremor is completed, the microtremor measurement using the microtremor 1 and the measurement result analysis using the analyzer 2 are performed according to the processing procedure shown in FIG. 2, and the vibration characteristic index (central period, layer) is analyzed. Calculate the seismic performance evaluation index (coefficient that shows the distribution of shear force in the height direction), seismic performance evaluation index (possessed horizontal strength, product of cumulative strength index at the end and shape index), and seismic resistance evaluation index (history absorption energy, damage degree) To do. After processing the above, the structural seismic index, the possessed horizontal strength ratio, and the degree of damage will be calculated and the processing will be completed.

図4は、本発明方法の全体処理の手順を示すフローチャート図である。同図によれば、まず、対象構造物の事前調査を行う。具体的には、設計図面、計算書、増改築履歴、被災履歴、既往の耐震診断等の文献資料を収集するとともに、現地踏査により、微動計の設置可能位置を決定する。次いで、微動測定計画として測定時間帯、測定時間、微動計(計器)の配置、基準面を決定する。微動測定計画を策定した後は、微動計測実施として計器絶対時刻合わせ、微動計測、データ記録が行われ、分析実施として注目時刻歴計算、振動特性指標、性能指標計算が行われる。以上を終えた後は、診断実施が行われる。この場合、現行基準に即した診断には、構造耐震指標あるいは保有水平耐力比が用いられ、収震性能評価には、損傷度が用いられる。 FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the entire processing of the method of the present invention. According to the figure, first, a preliminary survey of the target structure is conducted. Specifically, we will collect literature materials such as design drawings, calculations, extension / renovation history, damage history, and past seismic diagnosis, and determine the position where the microtremor can be installed by on-site reconnaissance. Next, as a fine movement measurement plan, the measurement time zone, the measurement time, the arrangement of the fine movement meter (instrument), and the reference plane are determined. After formulating the fine movement measurement plan, the instrument absolute time adjustment, fine movement measurement, and data recording are performed as the fine movement measurement implementation, and the attention time history calculation, vibration characteristic index, and performance index calculation are performed as the analysis implementation. After completing the above, diagnosis is performed. In this case, the structural seismic index or the possessed horizontal strength ratio is used for diagnosis according to the current standards, and the degree of damage is used for seismic performance evaluation.

図5は、分析器2内で行われる処理内容をルーチン別に示す説明図である。同図によれば、入力データとしては、想定地震動諸元としての各データのほか、観測微動時刻歴、観測時間、観測周波数帯域、分析時間、分析周波数帯域があり、観測点属性としての各データ、構造物諸元としての各データが入力される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the processing contents performed in the analyzer 2 for each routine. According to the figure, the input data includes each data as assumed seismic motion specifications, observation tremor time history, observation time, observation frequency band, analysis time, analysis frequency band, and each data as observation point attribute. , Each data as a structure specification is input.

計算ルーチンにおいては、注目微動時刻歴の計算、パート分割、振動特性指標の計算、性能指標の計算が行われる。予備計算ルーチンについては、FFT、フィルター、ゼロ点補正、二乗平均値の計算、中心振動数計算、バンド幅指数計算が行われる。 In the calculation routine, the attention fine movement time history is calculated, the part division is performed, the vibration characteristic index is calculated, and the performance index is calculated. As for the preliminary calculation routine, FFT, filter, zero point correction, root mean square calculation, central frequency calculation, and bandwidth exponent calculation are performed.

表示ルーチンにおいては、入力データ表示、観測時刻歴、スペクトル、中心振動数、バンド幅指数表示、振動特性指標表示、性能指標表示が行われるほか、時刻歴表示、パワースペクトル表示、軌跡表示、面の運動アニメーション表示も行われる。出力・転送ルーチンにおいては、紙、ハードデバイス、USB、LAN等や電波等を介して行われる。 In the display routine, input data display, observation time history, spectrum, central frequency, bandwidth index display, vibration characteristic index display, performance index display, time history display, power spectrum display, locus display, and surface Motion animation display is also performed. The output / transfer routine is performed via paper, a hard device, USB, LAN, etc., radio waves, or the like.

以上、図1〜5に基づいて本発明方法の概要を説明したが、以下に、本発明方法をより詳細に説明する。本発明方法(MTD:Micro Tremor Diagnosis)では、微動の継続時間、変位、速度、加速度時刻歴に関する二乗平均値平方根(RMS)、ピークファクター、ゼロクロス周期、中心周期、バンド幅指数、また、基準点の微動変位、速度、加速度時刻歴と注目微動時刻歴の間のエネルギー伝達率を用いて微動と構造物の振動特性を定量的に分析する。これは、2次モーメントを用いた確率過程の特徴把握と入出力間の相関分析である。 The outline of the method of the present invention has been described above based on FIGS. 1 to 5, but the method of the present invention will be described in more detail below. In the method of the present invention (MTD: Micro Tremor Diagnosis), the root mean square (RMS), peak factor, zero cross period, central period, bandwidth index, and reference point for the duration, displacement, velocity, and acceleration time history of tremors. Quantitatively analyze the tremor and the vibration characteristics of the structure using the energy transfer rate between the tremor displacement, velocity, acceleration time history and the attention tremor time history. This is a characteristic grasp of a stochastic process using a second moment of area and a correlation analysis between input and output.

なお、微動計測では、一つの微動計配置に関して連続して計測した継続時間の中から、数セットの時刻歴を抽出し、各セットに関して下記の各量を計算して、サンプル平均と標準偏差を求める。耐震性評価には、各量のサンプル平均を、各量の期待値の推定値として用いる。 In the fine movement measurement, several sets of time history are extracted from the duration measured continuously for one fine movement meter arrangement, the following quantities are calculated for each set, and the sample average and standard deviation are calculated. Ask. For seismic resistance evaluation, the sample average of each quantity is used as an estimate of the expected value of each quantity.

図6は、実際の地震の作用と地震力を示す模式図であり、そのうちの(a)は実際の作用を、(b)はバネ・質点計を、(c)は地震力を示す。微動診断は、構造物地盤系を図6(a)〜(c)に示すように、周辺地盤21を剛床、構造物10を質点とバネにモデル化して計算を行う。これは、現行の耐震基準と同様である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the action and seismic force of an actual earthquake, of which (a) shows the actual action, (b) shows a spring / mass meter, and (c) shows the seismic force. As shown in FIGS. 6A to 6C, the tremor diagnosis is calculated by modeling the surrounding ground 21 as a rigid floor and the structure 10 as a mass point and a spring. This is the same as the current seismic standard.

地盤は、潮汐、交通振動等を受けて常に数ミクロン[10−6m]程度の微小な振幅で振動を生じている。これは常時微動(Micro Tremor)と呼ばれている。図6(a)に実線の長方形で表した構造物10の周辺地盤21も同様である。微動は基礎から構造物10内に入り、構造物10内部を伝播するので構造物10も常時微動を生じている。ランダムな入力を十分長期間に渡り受けているので、周辺地盤21も構造物10も固有の振動モードで振動していると考えられる。 The ground is constantly vibrated with a minute amplitude of about several microns [ 10-6 m] due to tides, traffic vibrations, and the like. This is called constant tremor (Micro Tremor). The same applies to the peripheral ground 21 of the structure 10 represented by the solid rectangle in FIG. 6A. Since the tremor enters the structure 10 from the foundation and propagates inside the structure 10, the structure 10 also constantly causes tremors. Since the random input is received for a sufficiently long period of time, it is considered that both the surrounding ground 21 and the structure 10 are vibrating in a unique vibration mode.

構造物10内に複数の微動計(加速度計)1を図1に示すように設置することで、微動の時刻歴を観測することができる。例えば、図6(b)のように構造物10の各層を質点とバネでモデル化することに対応するように、各層の代表点に一台ずつ鉛直アレー状に設置する。微動の振幅は微小であるので、有限な継続時間の中では構造物10は定常線形システムであり、常時微動は、定常確率過程(Stationary Stochastic Process)の一部分であるとして数学的に扱うことができる。 By installing a plurality of microtremors (accelerometers) 1 in the structure 10 as shown in FIG. 1, the time history of microtremors can be observed. For example, one unit is installed in a vertical array at a representative point of each layer so as to correspond to modeling each layer of the structure 10 with mass points and springs as shown in FIG. 6 (b). Since the amplitude of the tremor is so small, the structure 10 is a stationary linear system in a finite duration, and the constant tremor can be mathematically treated as part of a stationary stochastic process. ..

地震動は、震源域での岩盤・地盤の破壊による変位が波動となって構造物周辺の地盤に達してこれを振動させる現象であるので常時微動とは振動エネルギーの源泉は異なるが振幅の小さい範囲では周辺地盤も構造物も固有モードで振動すると考えられるので常時微動と同じ振動をすると考えられる。
以上から、微動観測によって、次のような指標を計算し、構造物の動的性質、及び地震時の挙動を予測計算し、現行の耐震性能評価指標及び新たな評価指標を計算する。
Seismic motion is a phenomenon in which displacement due to the destruction of bedrock and ground in the source area becomes a wave that reaches the ground around the structure and vibrates it, so the source of vibration energy is different from constant tremor, but the amplitude is small. Then, since it is considered that the surrounding ground and the structure vibrate in the natural mode, it is considered that the vibration is always the same as the fine movement.
From the above, the following indexes are calculated by microtremor observation, the dynamic properties of the structure and the behavior at the time of an earthquake are predicted and calculated, and the current seismic performance evaluation index and the new evaluation index are calculated.

1.中心周期(振動特性指標 その1)
構造物内のある点のある方向の微動変位の中心周期T[sec]は次のように計算する.
1. 1. Central period (vibration characteristic index 1)
The central period T c [sec] of the tremor displacement in a certain direction at a certain point in the structure is calculated as follows.

ただし、ωcy[rad/sec] は、任意の微動時刻歴を微分した時刻歴のRMSを自身のRMSで除して計算される中心振動数(ここでいう「中心」は、英語「central frequency」を和訳したときに「central」に充てたものであり、具体的に何らかの中心にあるという意味ではなく、ゼロクロス振動数の期待値であり、不規則振動論で時刻歴の振動数特性を論ずる上で中心的な役割を演ずる振動数を意味する。)であり、a(表1のa欄参照)、及びb(表1のb欄参照)は、 それぞれ、変位時刻歴と速度時刻歴のRMSである。 However, ω cy [rad / sec] is the central frequency calculated by dividing the RMS of the time history obtained by differentiating an arbitrary tremor time history by its own RMS (the "center" here is the English word "central frequency". Is used for "central" when translated into Japanese, and it does not mean that it is in the center of something, but it is the expected value of the zero cross frequency, and the frequency characteristics of the time history are discussed in the irregular vibration theory. It means the frequency that plays a central role in the above), and a (see column a in Table 1) and b (see column b in Table 1) are the displacement time history and the velocity time history, respectively. RMS.

ここで、[0,t] は、微動時刻歴の継続時間である。速度、加速度、また、回転角等についても同様に中心周期を定義できる。
構造物内のある部分に設置した複数の微動計で得られた時刻歴の中心周期をそれぞれ計算し、互いに比較することでその部分が固有の振動モードで振動しているかどうかを判断することができる。
Here, [0, t 0 ] is the duration of the tremor time history. The central period can be similarly defined for the velocity, acceleration, rotation angle, and the like.
It is possible to calculate the central period of the time history obtained by multiple microtremors installed in a certain part of the structure and compare them with each other to determine whether the part is vibrating in its own vibration mode. it can.

2.層せん断力の高さ方向の分布を表す係数の期待値(振動特性指標 その2)
現行の建築物の耐震基準及び耐震診断基準では、図6(b)に示す力学モデルを背景に、建物の第j層に作用する地震力(P)を震度(k)とその層の重量(w)の積として表している。
2. 2. Expected value of coefficient representing the distribution of layer shear force in the height direction (vibration characteristic index 2)
According to the current seismic standards and diagnostic criteria for buildings, the seismic force ( Pj ) acting on the jth layer of a building is the seismic intensity ( kj ) and the seismic intensity ( kj ) of that layer against the background of the mechanical model shown in Fig. 6 (b). It is expressed as the product of weights (w j ).

上記の関係から、n層からなる建築物が地震の作用を受けて振動した場合に第i層に生ずる最大せん断力を層せん断力a(表2のa欄参照)と称して、その層が支持する重量b(表2のb欄参照)と地震層せん断力係数(C)の積として与えている。 From the above relationship, the maximum shear force generated in the i-th layer when a building consisting of n layers vibrates under the action of an earthquake is called the layer shear force a (see column a in Table 2), and that layer is weight support b is given as the product of the seismic story shear coefficient (b column see Table 2) (C i).

さらに、地震層せん断力係数(C)を、地域係数(Z)、振動特性係数(R)、標準せん断力係数(C)及び層せん断力の高さ方向の分布を表す係数(A)の積として規定している。なお、中小地震を想定した一次設計でC =0.2、大地震に対する2次設計では、C =1.0 を用いると定められている。 Further, the seismic layer shear force coefficient (C i ) is divided into a regional coefficient (Z), a vibration characteristic coefficient (R t ), a standard shear force coefficient (C 0 ), and a coefficient (A) representing the distribution of the layer shear force in the height direction. It is specified as the product of i ). It is stipulated that C 0 = 0.2 should be used in the primary design assuming small and medium-sized earthquakes, and C 0 = 1.0 should be used in the secondary design for large earthquakes.

なお、第1層については、 Regarding the first layer,

以上から、A は、層せん断力を第1層のせん断力a(表3のa欄参照)で基準化した値b(表3のb欄参照)と、その層から上の重量を第1層から上の合計重量(全重量)Wで基準化した量とαの比であることが導かれる。 From the above, Ai is the value b (see column b in Table 3) in which the layer shear force is standardized by the shear force a in the first layer (see column a in Table 3) and the weight above that layer. It is derived that it is the ratio of α i to the amount standardized by the total weight (total weight) W above the first layer.

上式の関係を用いて、微動診断で得られた第i層k方向の絶対加速度エネルギー伝達率a(表4のa欄参照)が地震動入力による弾性応当時にも保存されると仮定して、これと、基準点の最大加速度を乗じて絶対加速度の最大値の期待値b(表4のb欄参照)を計算し、これと構造物の各層の質量mから、最大層せん断力の期待値c(表4のc欄参照)を求め、第i層k方向の層せん断力の高さ方向の分布を表す係数の期待値E[Aik] を得ることができる(数9)。ただし、前記基準点の最大加速度は、数式9の最右辺の分母子に来るので約されるので表示していない。また、絶対加速度エネルギー伝達率a(表4のa欄参照)とは、本明細書の段落「0067」に定義したエネルギー伝達率において、注目する微動時刻歴を絶対加速度時刻歴としたもの、即ち、第i層k方向の絶対加速度時刻歴のRMSの第1層k方向の絶対加速度時刻歴のRMSに対する比である。また、数9の右から2番目の等号は、図6(b)の構造物の力学モデルについての運動方程式(段落「0032」〜「0034」参照)から導かれる。また、数9の最後の等号は、段落「0021」に述べた仮定、即ち、常時微動観測で得られた各層(第i層)の絶対加速度時刻歴は定常確率過程の一部分であるとして数学的に扱うことができるという仮定の基で、ある継続時間内の最大値の期待値はRMSにピークファクターを乗じて計算することができるという知見に基づいて、各層の絶対加速度時刻歴のピークファクターが互いに等しいと置いている。以上に示したように、本発明の方法は、地震時に構造物内に作用する力の最大値を用いて定義されている現行基準の設計指標を、以上の仮定に基づいて、微動観測によって得られた各層の絶対加速度時刻歴のRMSを用いて推定するものである。この方法は、実際に測定した最大値を用いる方法に比べて、ばらつきの小さな(安定した)最大値の推定値、即ち、設計指標の推定値を得るものである。 Using the above equation, assuming that the absolute acceleration energy transfer rate a in the k direction of layer i obtained by the microtremor diagnosis (see column a in Table 4) is preserved even at the time of elastic response by seismic motion input. This results in the expected value b of the maximum value of the absolute acceleration (see b column in Table 4) was calculated by multiplying the maximum acceleration of the reference point, the layers of the mass m j of this and the structure, expected maximum story shear The value c (see column c in Table 4) can be obtained, and the expected value E [A ik ] of the coefficient representing the distribution of the layer shear force in the height direction of the layer i in the k direction can be obtained ( Equation 9). However, the maximum acceleration of the reference point is not displayed because it comes to the denominator and child on the rightmost side of Equation 9 and is reduced. Further, the absolute acceleration energy transfer rate a (see column a in Table 4) is the energy transfer rate defined in paragraph “0067” of the present specification, in which the minute movement time history of interest is taken as the absolute acceleration time history, that is, , The ratio of the absolute acceleration time history in the first layer k direction to the RMS of the absolute acceleration time history in the first layer k direction. The second equal sign from the right of Equation 9 is derived from the equation of motion (see paragraphs "0032" to "0034") for the mechanical model of the structure of FIG. 6 (b). In addition, the last equal number of Equation 9 is based on the assumption described in paragraph "0021", that is, the absolute acceleration time history of each layer (layer i) obtained by constant tremor observation is a part of the stationary stochastic process. Based on the assumption that the expected value of the maximum value within a certain duration can be calculated by multiplying the RMS by the peak factor, the peak factor of the absolute acceleration time history of each layer can be calculated. Are equal to each other. As shown above, the method of the present invention obtains the design index of the current standard defined by using the maximum value of the force acting in the structure at the time of an earthquake by microtremor observation based on the above assumptions. It is estimated using the RMS of the absolute acceleration time history of each layer. In this method, an estimated value of the maximum value with less variation (stable), that is, an estimated value of the design index, is obtained as compared with the method using the actually measured maximum value.

因みに、耐震基準では、各種の解析・検討から、以下のように、上2式に登場するα(基準化重量)、及び建物の一次固有周期TをパラメータとしてAを規定している。 By the way, in the seismic code, from various analyzes and examinations, A i is defined with α i (standardized weight) appearing in the above two equations and the primary natural period T of the building as parameters as follows.

ただし、T[sec]は、λを建築物のうち柱及び梁の大部分が木造または鉄骨造である階(地階を除く)の高さの合計h[m] に対する比として、以下の式で計算することとされている。 However, T [sec] is the ratio of λ to the total height h [m] of the floors (excluding the basement) where most of the columns and beams of the building are made of wood or steel, using the following formula. It is supposed to be calculated.

上記の規定は、塔状の構造物である建築物に対して低層から超高層までの各層の最大応答せん断力分布を1つの式で表すように工夫されたものであるとのことである。なお、耐震基準では上記の算式でAを計算することに代えて、個々の建物に関して直接、図6(b)のモデルを作成して時刻歴応答解析等の方法で層せん断力の最大値を計算してAを求めることも許されている。 The above regulation is devised so that the maximum response shear force distribution of each layer from the low layer to the super high layer can be expressed by one formula for a building which is a tower-like structure. In the seismic reference instead to calculating A i in the above formula, directly for individual buildings, the maximum value of the story shear modeling to at time history analysis or the like method shown in FIG. 6 (b) it is also allowed to obtain the a i to calculate.

3.平均伝達率と応答倍率の期待値(振動特性指標 その3)
図6(b)のモデルで、第i層に対する地震の作用を考える場合に、その層が支持する部分b(第i層から第n層まで)の平均加速度、平均速度等のRMSあるいは最大値を与える次のような指標を用いると便利である。
3. 3. Expected values of average transmission rate and response magnification (vibration characteristic index 3)
When considering the action of an earthquake on the i-layer in the model of FIG. 6 (b), the RMS or maximum value of the average acceleration, average velocity, etc. of the portion b (from the i-layer to the n-th layer) supported by the layer. It is convenient to use the following index that gives.

ここで、mjは、第j層の質量、a(表5のa欄参照)、及びb(表5のb欄参照)はそれぞれ、第j層k方向の加速度及び速度のエネルギー伝達率であり、Baikを平均加速度エネルギー伝達率、Bvikを平均速度エネルギー伝達率と称する。ただし、エネルギー伝達率とは、注目する微動時刻歴と基準点の微動時刻歴のRMSの比であり、微動診断では、これが地震動入力による弾性最大応答時に保存されるとし、ピークファクタを適宜仮定して、注目時刻歴の最大応答を基準点の最大入力値にエネルギー伝達率を乗じて計算する。 Here, mj is the mass of the jth layer, a (see column a in Table 5), and b (see column b in Table 5) are the energy transfer rates of the acceleration and velocity in the k direction of the jth layer, respectively. , Baik is referred to as average acceleration energy transfer rate, and B vik is referred to as average velocity energy transfer rate. However, the energy transfer rate is the ratio of the RMS of the tremor time history of interest to the tremor time history of the reference point, and in the tremor diagnosis, it is assumed that this is preserved at the time of the maximum elastic response due to the seismic motion input, and the peak factor is assumed as appropriate. Then, the maximum response of the time history of interest is calculated by multiplying the maximum input value of the reference point by the energy transfer rate.

例えば、上記の平均加速度エネルギー伝達率を用いて、構造物内のある層iが支持する部分bの各点(質量dM )の絶対加速度時刻歴a(t)の空間平均値のk方向成分A(t)のRMSの期待値E[σAk] を、基準点の加速度時刻歴のa(表6参照 )に応じて以下のように計算できる。 For example, using the above average acceleration energy transfer rate, the k-direction component of the spatial average value of the absolute acceleration time history a k (t) of each point (mass dM) of the portion b supported by a certain layer i in the structure. the a k expectation E [sigma Ak] of the RMS (t), can be calculated as follows according to the acceleration time history of the reference point a (see Table 6).

数式9の層せん断力の高さ方向の分布を表す係数の期待値Aimkと数式13で定義した平均加速度エネルギー伝達率Baikの間には次のような関係がある。 The following relation between the average acceleration energy transmission factor B aik defined expectation A imk and formulas 13 coefficients representing the vertical direction of the distribution of story shear equation 9.

即ち、Aimk は、注目部分iが支持する部分の平均加速度と第1層が支持する部分(構造全体)の平均加速度の比であると言える。
数式13で、j=1とした平均加速度伝達率Baikは、構造物の平均絶対加速度のa(表7のa欄参照)と基準点の絶対加速度のb(表7のb欄参照)の比、即ち、構造物全体を、図7のように1自由度系に縮約した場合の加速度応答倍率Ramkの期待値である。
That, A imk can be said to mean acceleration and a first layer portion target portion i to support is a ratio of the average acceleration of the portion supporting (whole structure).
In Equation 13, the average acceleration transmission rate Baik with j = 1 is the average absolute acceleration a of the structure (see column a in Table 7) and the absolute acceleration b at the reference point (see column b in Table 7). The ratio, that is, the expected value of the acceleration response magnification Ramk when the entire structure is reduced to a one-degree-of-freedom system as shown in FIG.

同様に、数式14でj=1としたBv1kは、構造物全体を1自由度系に縮約した場合の速度応答倍率の期待値であると言える。 Similarly, B v1k in which j = 1 in Equation 14 can be said to be the expected value of the velocity response magnification when the entire structure is reduced to a one-degree-of-freedom system.

現行基準が、数式6の標準せん断力係数を、中小地震を想定した一次設計でC =0.2 、大地震に対する2次設計では、C =1.0 を用いるとしたのは、想定する地震動の最大加速度を、中小地震で、0.07G〜0,08G、大地震で0.33〜0.4Gとし、短周期建築物の加速度応答倍率を2.5〜3と考えたからであるとのことである。 It is assumed that the current standard uses the standard shear force coefficient of Equation 6 as C 0 = 0.2 in the primary design assuming small and medium-sized earthquakes and C 0 = 1.0 in the secondary design for large earthquakes. This is because the maximum acceleration of the seismic motion is 0.07G to 0.08G for small and medium-sized earthquakes and 0.33 to 0.4G for large earthquakes, and the acceleration response magnification of short-period buildings is considered to be 2.5 to 3. It is said that.

4.保有水平耐力の期待値(耐震性能指標 その1)
耐震基準では、建築物の構造モデルの各層にA分布するせん断力を漸増させて載荷し、第i層が降伏する時に第i層に作用している層せん断力a(表8のa欄参照)を、保有水平耐力b(表8のb欄参照)であると定義している。
地盤の微動によって構造物に生ずる層せん断力と基準点の加速度の関係は、本明細書の段落「0064」〜「0080」にて定義した平均加速度伝達率(Baik )によって表せる。また、層間変位と基準点の加速度の関係は本明細書の段落「0067」にて定義した伝達率を用いて表現することができる。これらを用いて、構造物が線形に応答した場合に第i層の層間変位の最大値が降伏変位に達するときの、層せん断力の期待値が計算できる。これを、第i層以外は降伏しないと仮定した場合の保有水平耐力の期待値c(表8のc欄参照)であると考えることができる。
基準点のk方向の加速度d(表8のd欄参照 )に対する第i層k方向の層間変位(eik(t))のエネルギー伝達率e(表8のe欄参照)を、それぞれのRMSの比として次のように定義する。
4. Expected value of possessed horizontal strength (seismic performance index 1)
The seismic criteria, the layers of the structural model of the building is gradually increased shear forces A i distributed loading by, a column of the i layer shear forces acting on the layer a (Table 8 when the i-th layer to yield (See) is defined as the holding horizontal bearing capacity b (see column b in Table 8).
The relationship between the layer shear force generated in the structure due to the fine movement of the ground and the acceleration of the reference point can be expressed by the average acceleration transmission rate ( Baik ) defined in paragraphs "0064" to "0080" of the present specification. Further, the relationship between the interlayer displacement and the acceleration of the reference point can be expressed by using the transmission coefficient defined in paragraph “0067” of the present specification. Using these, the expected value of the layer shear force when the maximum value of the interlayer displacement of the i-th layer reaches the yield displacement when the structure responds linearly can be calculated. It can be considered that this is the expected value c of the retained horizontal strength (see column c in Table 8) assuming that only the layer i does not yield.
The energy transfer coefficient e (see column e in Table 8) of the inter-story displacement (e ik (t)) in the layer i k direction with respect to the acceleration d in the k direction of the reference point (see column d in Table 8) is determined by each RMS. The ratio of is defined as follows.

層間変位の最大値eikmax が降伏変位eikY に達するときの基準点の加速度の最大値をaikY とおけば、 If the maximum value of the acceleration of the reference point when the maximum value of the inter- story displacement e ikmax reaches the yield displacement e ikY is set to a ikY ,

この時の層せん断力の最大値の期待値a(表9のa欄参照)は、第i層が支持する部分bの質量b(表9のb欄参照)にこの部分の平均加速度の最大値の期待値Abkmax を乗じて計算できる。 The expected value a of the maximum value of the layer shear force at this time (see column a in Table 9) is the mass b of the portion b supported by the i-th layer (see column b in Table 9), and the maximum average acceleration of this portion. It can be calculated by multiplying the expected value A bkmax .

基準点の最大加速度と上記の部分bの平均加速度の最大値の期待値は、平均加速度エネルギー伝達率Baik を用いて関係づけられている。 The maximum acceleration of the reference point and the expected value of the maximum value of the average acceleration of the above-mentioned part b are related by using the average acceleration energy transfer coefficient Baik .

以上から、 From the above,

数式21と数式24とから、 From Formula 21 and Formula 24,

保有水平耐力に達するときの層せん断力係数の期待値Cuikm は、数式5の関係を用いて、上式をその層が支持する重量で除して得られる。 The expected value of the layer shear force coefficient when reaching the retained horizontal strength, Cuikm, is obtained by dividing the above equation by the weight supported by the layer using the relation of Equation 5.

ただし、第i層のk方向の階高をH0ik[m]、降伏変形角をRYik[rad] 、g[m/sec] は重力加速度とする。また、保有水平耐力に達するときの第一層の層せん断力係数の期待値、即ち、ベースシア係数の期待値Cui1km は、数式8の関係から、上式をAで除すことで求められる。これは、数式9、数式17及び数式19を用いて、加速度応答倍率Ramkと基準点の加速度に対する層間変位のエネルギー伝達率a(表10参照)で表せることが分かる。 However, the floor height of the i-th layer in the k direction is H 0 ik [m], the yield deformation angle is R Yik RY [rad], and g [m / sec 2 ] is the gravitational acceleration. Also, the expected value of Shear force coefficient of the first layer when reaching the holdings lateral strength, i.e., expected values C Ui1km the base shear coefficient is calculated by dividing the relation equation 8, the above equation in A i .. It can be seen that this can be expressed by the acceleration response magnification Ramk and the energy transfer coefficient a (see Table 10) of the inter- story displacement with respect to the acceleration of the reference point using the equations 9, 17 and 19.

保有水平耐力比は、上記で得られた保有水平耐力の期待値を耐震基準が規定する必要保有水平耐力で除して計算する。 The possessed horizontal strength ratio is calculated by dividing the expected value of the possessed horizontal strength obtained above by the required retained horizontal strength specified by the earthquake resistance standard.

5.終局時累積強度指標と形状指標の積の期待値と構造耐震指標(耐震性能指標 その2)
耐震診断基準では、中低層RC系建築物の各階(各層)の梁間および桁行き方向(水平2方向)それぞれについて、構造耐震指標Iを、保有性能基本指標Eと形状指標S 、および経年指標Tの積として表している。
5. Expected value of the product of cumulative strength index and shape index at the end and structural seismic index (seismic performance index 2)
The seismic criteria for each Harima and column bound direction of each floor of the middle low-rise RC system building (layers) (two horizontal directions), the structural seismic index I s, possess performance basic index E 0 and the shape index S D and, It is expressed as the product of the aging index T.

上式の保有性能基本指標Eに関して、各層の個々の柱・壁・梁の各方向の強度指標(C)と靭性指標(F)の積を集計して算定する詳細な算式が規定されている。ただし、原理的には、保有性能基本指標Eは、その層の強度指標と靭性指標の積である(E =C×F)と解説されている。層の靭性指標とは、その層が終局限界に達する層間変形各に相当する靭性指標であるので、これをFと表し、これに応じて、層が終局限界に達する層間変形角におけるベースシア係数と同等の係数(終局時累積強度指標)をCTUと表す。 Regarding the holding performance basic index E 0 in the above formula, a detailed formula is specified to calculate by aggregating the product of the strength index (C) and the toughness index (F) in each direction of each column, wall, and beam of each layer. There is. However, in principle, it is explained that the possession performance basic index E 0 is the product of the strength index and the toughness index of the layer (E 0 = C × F). The toughness index layer, since the layer is a toughness index corresponding to each layer deformation reaches ultimate limit, which represents a F U, accordingly, base shear coefficient at story drift the layer reaches the ultimate limit The coefficient equivalent to (the cumulative intensity index at the end) is expressed as CTU .

以上の関係から、 From the above relationship

数式29は、層せん断力a(表11のa欄参照)が層間変位eに対して図8に描いた線分OYUようにバイリニア型であると仮定して導かれている。この場合、降伏点Yと終局点Uの層せん断力(累積強度指標)は等しく(CTY=CTU)、降伏相関変位(e )に対する累積強度指標になる。ただし、図8は、層せん断力a(表11のa欄参照)をその層が支持する重量Σwと層せん断力の高さ方向の分布係数Aで除して累積強度指標Cとし、層間変位eを階高Hで除して層間変形角Rとして描いている。なお、添え字iは省略している。 Equation 29 is derived on the assumption that the layer shear force a (see column a in Table 11) is bilinear with respect to the interlayer displacement e, as in the line segment OYU drawn in FIG. In this case, the layer shear force (cumulative strength index) at the yield point Y and the final point U is equal (C TY = C TU ), which is a cumulative strength index for the yield correlation displacement (e Y ). However, Figure 8 is a cumulative strength indicator C T by dividing the story shear a (see a column of Table 11) in the height direction of the distribution coefficients A i of the weight Σw and layer shear forces the layer support, The inter-story displacement e is divided by the floor height H 0 and drawn as the inter-story deformation angle R. The subscript i is omitted.

微動診断で得られた層間変位・層せん断力関係は、図8の関係の原点近傍ではあるものの、同図の関係を表していると仮定する。耐震診断基準では、経年指標T及び靭性指標Fを1.0としたとき、同基準が想定する地震動(基準地震動:G0)に対して、その層が終局に達する場合に、その層のI値が0.6となるように規定している。そこで、微動診断で得られた相関変位エネルギー伝達率hegi に基準地震動(G0 )に対応する基準点変位を乗じて、相関変位の期待値(E[eG0] )を計算した場合に、これが丁度、降伏変位(e=R)であれば、 値が0.6であると言える。そこで、数式30でF=1,T=1とすれば、 It is assumed that the inter-story displacement / layer shear force relationship obtained by the microtremor diagnosis represents the relationship shown in FIG. 8 although it is near the origin of the relationship shown in FIG. The seismic criteria, when the aging index T and toughness index F U and 1.0, earthquake motion the reference is assumed (reference ground motion: G0) with respect, if the layer reaches the ultimate, I of the layer It is specified that the S value is 0.6. Therefore, when the expected value (E [e G0 ]) of the correlated displacement is calculated by multiplying the correlated displacement energy transfer rate hegi obtained by the microtremor diagnosis by the reference point displacement corresponding to the reference ground motion (G0), this is If the yield displacement (e Y = RY H 0 ), it can be said that the value is 0.6. Therefore, if F U = 1, T = 1 in the formula 30,

累積強度指標と層間変形角(層間変位)は比例すると仮定しているので、第i層のk方向の終局時累積強度指標に形状指標を乗じた量((CTUik )の期待値は、微動診断で得られた相関変位エネルギー伝達率hegik に基準地震動(G0)に対応する基準点変位xG0[1978] を乗じて、相関変位(eG0ik )を計算し、これで降伏変位(eYik)を除した値に0.6を乗じた値となる。 Since the cumulative strength indicator and story drift (interlayer displacement) is assumed proportional to the expected amount multiplied by the k direction of the shape indicators ultimate when cumulative strength indicator of the i layer ((C TU S D) ik) The value is calculated by multiplying the correlated displacement energy transfer rate h egik obtained by the tremor diagnosis by the reference point displacement x G0 [1978] corresponding to the reference seismic motion (G0) to calculate the correlated displacement (e G0 ik ). It is the value obtained by multiplying the value obtained by dividing the displacement (e Yik ) by 0.6.

さて、耐震診断基準によれば、I=0.6という数値は、1968年十勝沖地震、1978年宮城県沖地震による中破以上の被害を受けた建物群のI値分布の推定値と地震被害未経験の建物群についてのI値分布の比較から、その妥当性が検証されたとのことである。この他、1978年伊豆大島近海地震、及び1987年千葉県東方沖地震による検討、2011年東日本大震災による検討等が掲載されているが、1978年宮城県沖地震までの観測地震動と、2011年東日本大震災に代表される21世紀の観測地震動では最大加速度・速度、継続時間等が桁違いであるので、診断基準が想定する地震動としては、同基準が初めて制定された1978年当時までの地震動であると考えたい。 Well, according to the seismic diagnostic criteria, the numerical value of I s = 0.6, the 1968 Tokachi-oki earthquake, the estimated value of I s value distribution of building a group that received a medium fracture or more of damage caused by the 1978 earthquake off the coast of Miyagi Prefecture and from a comparison of I s value distribution for buildings of earthquake damage inexperienced, it is that with its validity has been verified. In addition, the 1978 Izu-Oshima near sea earthquake, the 1987 Chiba prefecture east offshore earthquake, the 2011 Great East Japan Earthquake, etc. are posted, but the observed ground motions up to the 1978 Miyagi prefecture offshore earthquake and the 2011 eastern Japan Since the maximum acceleration, speed, duration, etc. of the observed earthquake motions in the 21st century represented by the Great Earthquake are orders of magnitude, the earthquake motions assumed by the diagnostic criteria are those up to 1978 when the criteria were first established. I want to think.

我が国で1978年までに観測された強震記録は、米国大気海洋局(NOAA)がデータベース化して公表している。これを統計的に分析した結果等から、概ね、当時の地震動の最大変位の期待値としては、水平2方向とも、2.5cm程度が妥当であると考えて、数式32に代入する。また、同式の第i層のk方向の降伏変位e[m] を階高H[m]と降伏変形角R[rad]とで表して、エネルギー伝達率から終局時累積強度指標と形状指標の積の期待値を計算する式を得る。 The records of strong earthquakes observed by 1978 in Japan are published in a database by the US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). From the results of statistical analysis of this, it is considered that about 2.5 cm is appropriate as the expected value of the maximum displacement of the seismic motion at that time in both horizontal directions, and it is substituted into Equation 32. Further, the yield displacement e Y [m] of the i-th layer of the same equation in the k direction is expressed by the floor height H 0 [m] and the yield deformation angle RY [rad], and is the cumulative strength index at the end from the energy transfer rate. Obtain an equation to calculate the expected value of the product of and the shape index.

数式30と上式より、構造耐震指標Iを微動診断から計算することができる。 From Equation 30 and the above equation, it is possible to calculate the structural seismic index I s microtremors diagnosis.

ただし、Ismは微動診断から求めた構造耐震指標、F、及びTは、終局靭性指標及び経年指標である。 However, structural seismic index I sm is obtained from fine movement diagnosis, F U, and T is the ultimate toughness index and aging indicators.

6.履歴吸収エネルギー(収震性能指標 その1)
非線形応答計算、即ち、構造物のある層が降伏強度に達した以降、即ち、応力に関して非線形性を呈した以降、構造物が地震の作用を受けてどのように変形し運動するかを設計図書に記載された情報あるいは記載する予定である情報から、計算で求めることは、地震動を特定し、構造物と地盤を図6(b)あるいは図7のように単純化したとしても容易ではない。
6. History absorption energy (seismic collection performance index 1)
Non-linear response calculation, that is, after a layer of the structure reaches the yield strength, that is, after exhibiting non-linearity with respect to stress, a design document describes how the structure deforms and moves under the influence of an earthquake. It is not easy to calculate from the information described in or to be described in, even if the seismic motion is specified and the structure and the ground are simplified as shown in FIG. 6 (b) or FIG.

降伏後に構造物の各層の間に作用する応力とひずみに関するモデル(構成則)は多種多様に考えられている。コンクリート、土は、ごく小さいひずみでも非線形性を呈する。また、非線形性を説明する変数としては、図8に示したような層間変位だけでなく、その相対速度、絶対加速度、さらに、軸方向力などの他の方向の応力度、ひずみなどが考えられている。層を構成する部材、それを構成する材料、それぞれの部材の接続状況は多様であり、それを単一の構成則に還元する方法も多様である。どれが正解とは言えない。 A wide variety of models (constituent rules) regarding stress and strain acting between each layer of a structure after yielding are considered. Concrete and soil exhibit non-linearity even with very small strain. Further, as variables explaining the non-linearity, not only the interlayer displacement as shown in FIG. 8, but also its relative velocity, absolute acceleration, stress degree in other directions such as axial force, strain, and the like can be considered. ing. The members that make up the layer, the materials that make up the layers, and the connection status of each member are diverse, and there are also various methods for reducing them to a single constitutive law. Which is not the correct answer.

耐震設計においては、代表的な非線形モデルがいくつか存在し、部材レベル、あるいは実大模型で実験結果の解析等に用いられているが、実験装置の加力方法と変位等の計測方法では適合したとしても、3次元空間での実際の地震の作用における有効性を検証することはできない。 In seismic design, there are several typical non-linear models, which are used for analysis of experimental results at the member level or full-scale model, but they are suitable for the method of applying force and the method of measuring displacement, etc. of the experimental equipment. Even so, the effectiveness of actual seismic effects in three-dimensional space cannot be verified.

図9は、摩擦型層間せん断力・支持部分加速度関係を、図10は、摩擦型層間せん断力・層間速度関係を、図11は、摩擦型層間せん断力・層間変位関係をそれぞれ示す。微動診断によって、実構造の各層の代表点の振動を計測し、図6(b)の構造モデルに対する各層の応答特性を数値化することができる。その結果から、図9〜図11に示したような摩擦型モデルを用いた履歴吸収エネルギーの期待値が計算できる。 FIG. 9 shows the friction-type interlayer shear force / support partial acceleration relationship, FIG. 10 shows the friction-type interlayer shear force / interlayer velocity relationship, and FIG. 11 shows the friction-type interlayer shear force / interlayer displacement relationship. By the microtremor diagnosis, the vibration of the representative point of each layer of the actual structure can be measured, and the response characteristic of each layer to the structural model of FIG. 6B can be quantified. From the result, the expected value of the historical absorption energy using the friction type model as shown in FIGS. 9 to 11 can be calculated.

このモデルは、石が重ねてあるような構造の応力のモデルであり、図9及び図10に示すように、層を支持する部分の絶対加速度が限界加速度を超えて、層間に相対速度が生ずると、その速度と逆向きに一定のせん断力が作用する。 This model is a model of stress of a structure in which stones are piled up, and as shown in FIGS. 9 and 10, the absolute acceleration of the portion supporting the layer exceeds the limit acceleration, and a relative velocity is generated between the layers. Then, a constant shearing force acts in the opposite direction to the speed.

層間変位ゼロからスタートして一定の向きに層間変位が増加して、ある大きさになったところで、層間変位が減少し続けるように構造物が変形し、ある大きさまで減少したとことで、今度は増加するように構造物が変形した場合の層間変位との関係を描くと図11のようになる。図8に示したバイリニア型のせん断力・層間変位関係においても、層間せん断力と支持部分加速度関係を描くと、図9になる。そこで、バイリニア型のせん断力・層間変位関係の内、せん断力が一定の部分(図8の線分YU)に関して、上記の摩擦型モデルを当てはめることができる。 Starting from zero interlayer displacement, the interlayer displacement increases in a certain direction, and when it reaches a certain size, the structure is deformed so that the interlayer displacement continues to decrease, and it decreases to a certain size. Is shown in FIG. 11 when the relationship with the interlayer displacement when the structure is deformed so as to increase is drawn. Even in the bilinear type shear force / interlayer displacement relationship shown in FIG. 8, the relationship between the interlayer shear force and the supporting partial acceleration is shown in FIG. Therefore, the above friction type model can be applied to a portion of the bilinear type shear force / interlayer displacement relationship in which the shear force is constant (line segment YU in FIG. 8).

k方向成分から計算した第i層の履歴吸収エネルギーWikは、下式に示すように、構造物の第i層の上面が下面に対して相対運動(層間変位eik)を起こすことに対して、復元力(層せん断力)a(表12のa欄参照)がする仕事Wikであり、増分(表12のb欄参照)を、振動の継続時間tについて積分して得られる。 The historical absorption energy Wik of the i-th layer calculated from the k-direction component is that the upper surface of the i-th layer of the structure causes a relative motion (interlayer displacement e ik ) with respect to the lower surface as shown in the following equation. The restoring force (layer shearing force) a (see column a in Table 12) is the work wick , and the increment (see column b in Table 12) is obtained by integrating the duration of vibration t 0 .

第i層が支持する部分のk方向の空間平均絶対加速度と質量とを、それぞれ、Aik(t)、(Σm)とすれば、注目部分が支持する部分のk方向の運動方程式は、以下のようになる。 Assuming that the spatial average absolute acceleration and mass of the part supported by the i-th layer in the k direction are A ik (t) and (Σm), respectively, the equation of motion of the part supported by the part of interest in the k direction is as follows. become that way.

復元力は、降伏限界強度a(表13参照)を持つと仮定しているので、数式36より、Aik(t)も限界値を持つことが分かり、これを限界加速度Acikとする。 Since the restoring force is assumed to have a yield limit strength a (see Table 13), it can be seen from Equation 36 that A ik (t) also has a limit value, and this is defined as the limit acceleration A chic .

微動観測からは、構造物が弾性応答する場合、即ち、復元力が限界値を持たない場合の第i層が支持する部分の空間平均加速度が予測できるので、これをa(表14参照)とする。 From the tremor observation, the spatial average acceleration of the part supported by the i-th layer when the structure responds elastically, that is, when the restoring force does not have a limit value can be predicted, so this is referred to as a (see Table 14). To do.

復元力が摩擦型で、層下面が加速度a(表14参照)で振動した場合で、a(表14参照)が継続時間sの定常ガウス過程の一部であるとした場合の単位質量あたりの履歴吸収エネルギーWikの期待値を、a(表14参照)のパワースペクトル密度関数から得られた各パラメータと限界加速度Aciとで表す理論式が不規則振動論より得られている。 Per unit mass when the restoring force is frictional and the bottom surface of the layer vibrates at acceleration a (see Table 14) and a (see Table 14) is part of a steady Gaussian process with a duration of s 0. The theoretical formula that expresses the expected value of the historical absorbed energy W ik by each parameter obtained from the power spectrum density function of a (see Table 14) and the critical acceleration A ci is obtained from the irregular vibration theory.

ここで、
E[*]:*の期待値 [演算子]
here,
E [*]: Expected value of * [operator]

また、第i層のk方向について
a(表15参照):復元力 [N]
ik(t):上面と下面の相対変位 [m]
cik:限界加速度 [m/sec
Σw:支持する重量 [N]
Regarding the k direction of layer i a (see Table 15): Restoring force [N]
e ik (t): Relative displacement between top and bottom [m]
A chic : Limit acceleration [m / sec 2 ]
Σw: Supporting weight [N]

また、地震時の第i層が支持する部分の空間平均弾性応答加速度時刻歴a(表14参照)、及びこれを積分した速度時刻歴のk方向成分について:
:強震継続時間 [sec]
vik:速度時刻歴の中心周期 [sec]
σaik:加速度時刻歴のRMS [m/sec
αvik:速度時刻歴のバンド幅指数 [無次元]
σvik:速度時刻歴のRMS [m/sec]
Further, regarding the spatial average elastic response acceleration time history a (see Table 14) of the portion supported by the i-th layer at the time of an earthquake, and the k-direction component of the velocity time history obtained by integrating this:
s 0 : Strong motion duration [sec]
T vik : Central period of velocity time history [sec]
σ aik : RMS of acceleration time history [m / sec 2 ]
α vik : Bandwidth index of velocity time history [dimensionless]
σ vik : RMS of velocity time history [m / sec]

ただし、強震継続時間sとは、地震動のように非定常性をもつ継続時間tの時刻歴(x(t))を、同じパワースペクトル密度関数をもつ定常ガウス過程(G(t))の継続時間sの部分として扱うための継続時間であり、x(t)の最大値が、G(t)の継続時間sの間に、最大値として平均1回現れるようにするものである。 However, the strong motion duration s 0 is a stationary Gaussian process (G (t)) having the same power spectral density function as the time history (x (t)) of the duration t 0 having non-stationarity like seismic motion. It is a duration to be treated as a part of the duration s 0 of, and the maximum value of x (t) is made to appear once on average as the maximum value during the duration s 0 of G (t). is there.

上記Tvik以下のパラメータは、微動観測で得られた時刻歴とエネルギー伝達率及び想定する地震による基準点の振動時刻歴の最大値の予測値から計算する。まず、構造物は地震時でも、弾性応答時には、微動観測で得られた振動モードで振動すると仮定して、a(表16のa欄参照)の振動周期Tvik、バンド幅指数αvikは、第i層が支持する部分の下面、即ち、第i層上面の微動加速度時刻歴b(表16のb欄参照)を用いて計算する。さらに、c(表16のc欄参照)のRMSσvikとこの速度時刻歴のRMSσvikに関しては、各層(j=i…n)の平均伝達率(本明細書の段落「0059」〜「0075」参照)と地震時の基準点のRMSを用いて計算する。 The parameters below T vik are calculated from the predicted values of the time history and energy transfer coefficient obtained by microtremor observation and the maximum value of the vibration time history of the reference point due to the assumed earthquake. First, assuming that the structure vibrates in the vibration mode obtained by microtremor observation even during an earthquake or during an elastic response, the vibration period T vik and bandwidth index α vik of a (see column a in Table 16) are The calculation is performed using the lower surface of the portion supported by the i-layer, that is, the tremor acceleration time history b (see column b of Table 16) on the upper surface of the i-layer. Further, regarding the RMSσ vik of c (see column c of Table 16) and the RMSσ vik of this velocity time history, the average transmission rate of each layer (j = i ... n) (paragraphs "0059" to "0075" in the present specification). (See) and the RMS of the reference point at the time of the earthquake.

基準点の地震時の加速度と速度のRMSは、ピークファクターを用いて、基準点の地震時の最大速度の期待値Vmaxk及び最大加速度の期待値Amaxkとの関係に書き直すことができる。 The RMS of the acceleration and velocity at the reference point during an earthquake can be rewritten in relation to the expected value V maxk of the maximum velocity at the time of the reference point and the expected value A maxk of the maximum acceleration by using the peak factor.

さらに、第i層k方向の限界加速度は、本明細書の段落「0081」〜「0100」で求めた保有水平耐力a(表17のa欄参照)が降伏層せん断力(a(表17のb欄参照))に等しいことを用いて計算する。数式37及び数式25より、 Further, as for the critical acceleration in the k-direction of the i-th layer, the retained horizontal strength a (see column a in Table 17) obtained in paragraphs “0081” to “0100” of the present specification is the yield layer shear force (a (Table 17). Calculate using the same as (see column b)). From Formula 37 and Formula 25

以上より、k方向成分から計算した大地震による第i層の履歴吸収エネルギーの期待値Wmik[Nm]は、次のように計算できる。 From the above, the expected value W mik [Nm] of the historical absorption energy of the i-th layer due to the large earthquake calculated from the k-direction component can be calculated as follows.

ただし、降伏変位eikYを降伏変形角と階高との積で現している。また、第i層k方向に関して、
Yik:降伏変形角 [無次元]
0ik:標準階高 [m]
a(表18参照):基準点加速度に対する層間変位エネルギー伝達率[無次元]
However, the yield displacement e ikY is expressed by the product of the yield deformation angle and the floor height. Also, regarding the layer i k direction,
R Yik : Yield deformation angle [dimensionless]
H 0ik : Standard floor height [m]
a (see Table 18): Interlayer displacement energy transfer coefficient with respect to reference point acceleration [dimensionless]

また、注目部分上面の微動時刻歴のk方向成分に関して、
vik:微動速度時刻歴の中心周期 [sec]
αvik:微動速度時刻歴のバンド幅指数 [無次元]
ただし、バンド幅指数は、その時刻歴の中心振動数を微分時刻歴の中心振動数で除したものであり、微動速度時刻歴のバンド幅指数は、微動速度時刻歴の中心振動数と微動加速度時刻歴の中心振動数の比である。
In addition, regarding the k-direction component of the fine movement time history on the upper surface of the attention portion,
T vik : Central period of fine movement speed time history [sec]
α vik : Bandwidth index of tremor velocity time history [dimensionless]
However, the bandwidth index is the central frequency of the time history divided by the central frequency of the differential time history, and the bandwidth index of the fine movement speed time history is the central frequency and fine movement acceleration of the fine movement speed time history. It is the ratio of the central frequency of the time history.

また、層が支持する部分に関して、
Σm:質量 [kg]
aik:平均加速度伝達率(数式13参照) [無次元]
vik:平均速度伝達率(数式14参照) [無次元]
Also, regarding the part supported by the layer
Σm: mass [kg]
B aik : Average acceleration transmission rate (see Equation 13) [Dimensionless]
B vik : Average speed transfer coefficient (see Equation 14) [Dimensionless]

さらに、基準点の大地震動のk方向成分に関して、以下のパラメータが入力の大きさと性質を決めるものとして、設計者の判断、あるいは、基準によって与えられる。
:強震継続時間 [sec]
maxk:最大速度 [m/sec]
maxk:最大加速度 [m/sec
γ:速度時刻歴のピークファクター [無次元]
γ:加速度時刻歴のピークファクター [無次元]
Further, regarding the k-direction component of the large seismic motion of the reference point, the following parameters are given by the designer's judgment or the standard as determining the magnitude and nature of the input.
s 0 : Strong motion duration [sec]
V maxk : Maximum speed [m / sec]
A maxk : Maximum acceleration [m / sec 2 ]
γ v : Peak factor of velocity time history [dimensionless]
γ a : Peak factor of acceleration time history [dimensionless]

なお、上式の両辺をΣm/2で除して、支持する単位質量当たりの履歴吸収エネルギーの期待値の速度換算値Vmik[m/sec]を得る。 In addition, both sides of the above equation are divided by Σm / 2 to obtain a velocity conversion value V mik [m / sec] of the expected value of the historical absorption energy per unit mass to be supported.

7.損傷度(収震性能指標 その2)
構造物のある層の地震の作用による損傷の度合いは、履歴吸収エネルギーに比例すると仮定して、その限界値との比を損傷度(I)と称して設計指標とすることができる。
7. Degree of damage (seismic performance index 2)
Assuming that the degree of damage caused by the action of an earthquake in a certain layer of a structure is proportional to the historical absorbed energy, the ratio to the limit value can be referred to as the degree of damage ( Id ) and used as a design index.

ここで、 第i層のk方向について:
dik:損傷度[無次元]
mik:履歴吸収エネルギーの期待値 [Nm/sec
lik:履歴吸収エネルギーの限界値[Nm/sec
Here, about the k direction of the i-layer:
I dic : Damage degree [dimensionless]
W mik : Expected value of historical absorption energy [Nm 2 / sec 2 ]
W lik : Limit value of historical absorption energy [Nm 2 / sec 2 ]

履歴吸収エネルギーの限界値Wlikは、個々の部材あるいは部材グループの復元力を図8に示すようなバイリニア型であると仮定し、それぞれの限界値を累加して計算することができる。 The limit value W lik of the historical absorption energy can be calculated by accumulating the respective limit values on the assumption that the restoring force of each member or member group is a bilinear type as shown in FIG.

ただし、限界値は、図8で線分OYUの横軸への射影の面積を2倍したものが一回の繰り返しで吸収するエネルギーであるとし、このnkj倍であるとして計算している。ここで、第i層のk方向の個々の部材j、あるいは部材グループjに関して:
kj:限界繰り返し回数 [無次元]
kj:強度 [N]
jk:靱性指標 [無次元]
Yj:降伏変位 [m]
Yik:降伏変形角 [rad]
0ik:階高 [m]
However, the limit value is calculated assuming that the energy absorbed in one repetition is obtained by doubling the area of the projection of the line segment OYU on the horizontal axis in FIG. 8, and is calculated as nkj times this energy. Here, with respect to the individual members j in the k direction of the i-layer, or the member group j:
n kj : Limit number of iterations [dimensionless]
q kj : Strength [N]
F jk : Toughness index [dimensionless]
e Yj : Yield displacement [m]
R Yik : Yield deformation angle [rad]
H 0ik : Floor height [m]

第i層k方向の降伏層せん断力(保有水平耐力)の期待値は、本明細書の段落「0081」〜「0100」で算出されているので、層の靭性指標と限界繰り返し回数を与えれば、履歴吸収エネルギーの限界値を計算することができる。数式47で層全体を1グループとして、数式25を用いて、 The expected value of the yield layer shear force (retained horizontal strength) in the i-th layer k direction is calculated in paragraphs "0081" to "0100" of the present specification. Therefore, if the toughness index of the layer and the limit number of repetitions are given, , The limit value of history absorbed energy can be calculated. Using Equation 25, the entire layer is grouped together in Equation 47.

ただし、第i層k方向について
ik:限界繰り返し回数[無次元]
a(表17のa欄参照):降伏層せん断力(保有水平耐力)の期待値[N]
uik:靭性指標[無次元]
Σm:支持する部分の質量[kg]
However, in the i-layer k direction, N ik : limit number of iterations [dimensionless]
a (see column a in Table 17): Expected value of yield layer shear force (holding horizontal strength) [N]
Fuik : Toughness index [dimensionless]
Σm: Mass of supporting part [kg]

数式44の履歴吸収エネルギーの期待値と数式48の限界値の商として、損傷度を次のように計算する。 As the quotient of the expected value of the historical absorbed energy of the formula 44 and the limit value of the formula 48, the damage degree is calculated as follows.

損傷度Idikは、第i層k方向に関して、構造物周辺地盤系の微動観測から得た振動特性をこれが支持する部分の平均加速度伝達率Baik、平均速度伝達率Tvik、及び基準点加速度に対する第i層k方向の層間変位エネルギー伝達率a(表20参照)、速度時刻歴の中心周期Tvik、及びバンド幅指数αvikで表し、入力地震動の特性を強震継続時間s、最大速度Vmaxk及び最大加速度Amaxkとそれぞれのピークファクターγ、γで表している。また、構造緒元として、第i層k方向の降伏変形角RYik、及び標準階高H0ikを用いており、復元性能は、靭性指標Fuikと限界繰り返し回数Nikで表している。 The degree of damage I- dik is the average acceleration transmission rate Baik , average velocity transmission rate T- vik , and reference point acceleration of the part that supports the vibration characteristics obtained from the fine motion observation of the ground system around the structure in the k-direction of the layer i. Interlayer displacement energy transfer rate a in the direction of layer i in the k direction (see Table 20), the central period T vik of the velocity time history, and the bandwidth index α vik , and the characteristics of the input seismic motion are expressed as strong motion duration s 0 and maximum velocity. It is represented by V maxk and maximum acceleration A maxk and their peak factors γ v and γ a , respectively. Further, as the structure Itoguchimoto, the i layer k direction of the yield deformation angle R Yik, and uses a standard floor height H 0Ik, restore performance is represented by toughness index F uik and limit number of repetitions N ik.

8.耐震診断基準、現行基準、最近の地震環境に即した地震動レベルについて
微動診断(MTD2017)では、観測した微動時刻歴から、構造物の振動増幅特性をエネルギー伝達率のサンプル平均として定量化する。また、振動モードを可視化し、固有周期とバンド幅を計測する。耐震性評価に当たっては、構造物の1階、地下階等に設けた基準点の大地震による振動を入力として、エネルギー伝達率から、弾性最大応答を推定し、構造耐震指標の期待値を計算する。また、注目層あるいは部分が支持する部分の平均加速度、速度の予測値から履歴吸収エネルギーを推定し、損傷度を計算する。以上に必要な地震動レベルの設定は、各設計者の判断によるが、現行基準等の想定レベルを微動診断入力値に換算して表示することは有効である。
8. Seismic diagnostic criteria, current criteria, and seismic motion levels in line with recent seismic environments In microtremor diagnosis (MTD2017), the vibration amplification characteristics of structures are quantified as sample averages of energy transfer coefficient from the observed microtremor time history. In addition, the vibration mode is visualized and the natural period and bandwidth are measured. In the seismic resistance evaluation, the maximum elastic response is estimated from the energy transfer rate by inputting the vibration caused by a large earthquake at the reference point provided on the first floor, basement floor, etc. of the structure, and the expected value of the structural seismic index is calculated. .. In addition, the historical absorption energy is estimated from the predicted values of the average acceleration and velocity of the part supported by the layer of interest or the part, and the degree of damage is calculated. The setting of the seismic motion level required above depends on the judgment of each designer, but it is effective to convert the assumed level such as the current standard into the fine motion diagnosis input value and display it.

表19には、診断基準、現行基準が想定していると考えられる標準的な地震動レベル(最大加速度、速度、変位の期待値 (Amax、Vmax、Dmax)及び強震継続時間の期待値(S0)を掲げている。また、最下段には、最近の観測地震動から見た地震動レベルを参考として示した。診断基準に関しては、先述のとおり1978年までに我が国で観測された地震動から推定したものである。また、現行基準に関しては、基準制定の関係者の話と告示スペクトル(全国官報販売協同組合刊行の2015年版建築物の構造関係技術基準解説書pp488〜490)の形状から推定している。最近の観測地震動については、2011年東北地方太平洋沖地震、2016年熊本地震の強震観測記録から推定しているが、統計処理等は行っていない。
なお、最近の地震環境の地震動レベルは、現行基準のレベルを一桁上回っており、弾性最大応答を基本とする現行基準の枠組み及び微動診断の枠組みの入力地震動として用いても意味がない。このレベルの地震動に対する耐震設計は現行法とは根本的に違う方法で行う必要がある。
Table 19 shows the diagnostic criteria, the standard ground motion levels (maximum acceleration, velocity, expected displacement (Amax, Vmax, Dmax)) and the expected duration of strong motion (S0) that are considered to be assumed by the current criteria. In addition, the seismic motion level seen from the recent observed seismic motion is shown as a reference at the bottom. The diagnostic criteria are estimated from the seismic motion observed in Japan by 1978 as mentioned above. In addition, the current standard is estimated from the story of the person concerned with the standard establishment and the shape of the notification spectrum (2015 edition of the structural technical standard manual for buildings pp488-490 published by the National Government Bulletin Sales Cooperative Association). The recent observed seismic motion is estimated from the strong motion observation records of the 2011 Tohoku region Pacific Ocean offshore earthquake and the 2016 Kumamoto earthquake, but statistical processing is not performed.
The level of seismic motion in the recent seismic environment is an order of magnitude higher than the level of the current standard, and there is no point in using it as an input seismic motion in the framework of the current standard based on the maximum elastic response and the framework of microtremor diagnosis. Seismic design for this level of seismic motion needs to be done in a radically different way from the current method.

微動診断の位置づけ
合理的耐震設計において、微動診断は以下の役割を担う。
Positioning of microtremor diagnosis Microtremor diagnosis plays the following roles in rational seismic design.

(1)竣工後の確認診断と追加対策工
構造物が竣工した後に微動診断を実施し、振動モード、振動周期(T)、層せん断力分布係数(Aim)、応答倍率(Ramk、Rvmk)、累積強度指標a(表20参照)、損傷度(Idm)を計測し、設計計算と比較して、計算・工事の妥当性を確認するとともに、必要に応じて、対策工を追加する。なお、上記各指標は、構造物全体で計算するとともに、部分に設置した鉛直アレー計測で、その部分の振動特性も把握する。
(1) Confirmation Diagnosis and additional measures Engineering structures implemented micromotion diagnosis after completion after completion, vibration mode, the vibration period (T c), the layer shear force distribution factor (A im), response ratio (R amk, R vmk ), cumulative strength index a (see Table 20), and damage degree ( Idm ) are measured and compared with the design calculation to confirm the validity of the calculation and construction, and if necessary, take countermeasures. to add. In addition to calculating each of the above indicators for the entire structure, the vibration characteristics of that part can also be grasped by measuring the vertical array installed in that part.

(2)定期的な健全性診断と補修
定期的に微動診断を実施し、前項の各指標を計測し、構造物の劣化等が認められた場合には補修を行う。また、補修後に再度微動診断を実施して補修効果を確認する。
(2) Periodic soundness diagnosis and repair Perform microtremor diagnosis on a regular basis, measure each index in the preceding paragraph, and repair if deterioration of the structure is observed. In addition, after the repair, a fine movement diagnosis is performed again to confirm the repair effect.

(3)既設構造物の診断と耐震補強
現行基準あるいは旧耐震基準で建設された既設構造物に対して微動診断を実施し、必要に応じて、対策工を設計・施工する。また、補強前後に計測・診断を行い、補強効果を定量的に確認する。
(3) Diagnosis and seismic retrofitting of existing structures We will carry out microtremor diagnosis on existing structures constructed according to the current standards or old seismic standards, and design and construct countermeasures as necessary. In addition, measurement and diagnosis will be performed before and after reinforcement to quantitatively confirm the reinforcement effect.

(4)地震被害と地盤・構造物の振動特性の関係の分析
微動診断を実施した建物が地震に被災した場合を実施例として、被災度と診断指標の関係を分析し、今後の設計法、診断法、各指標の基準値等の改定に繋げる。
(4) Analysis of the relationship between earthquake damage and the vibration characteristics of the ground and structures We will analyze the relationship between the degree of damage and diagnostic indicators, taking as an example the case where a building that has undergone microtremor diagnosis is damaged by an earthquake. This will lead to revisions to diagnostic methods and standard values for each index.

1)対象施設及び計測方法
昭和47年(1972年)竣工の地下1階、地上4階、述床面積838m(X方向1スパン、Y方向3スパン)のRC造病院建物(4階はS造、仮称Y病院)11における1階12から4階15は、図12〜図15に示すとおりであり、このRC造病院建物11に対して、微動診断を実施した結果を紹介する。平成26年4月に耐震診断が実施されており、値が0.6を超える補強計画も立案されたが、病院を稼動しながらの工事は実施不可能と判断し、倒壊を防止する目的で、SRF工法(ポリエステル繊維ベルトによる巻きたて工法:本明細書の段落「0194」参照)で主要な柱を補強する「軸耐力補強」が施工されている。
1) Target facilities and measurement method RC hospital building (4th floor is S) with 1 basement floor, 4 floors above ground, and floor area of 838m 2 (1 span in X direction, 3 span in Y direction) completed in 1972. The 1st floor 12 to the 4th floor 15 in the building (tentative name Y hospital) 11 are as shown in FIGS. 12 to 15, and the results of performing a tremor diagnosis on the RC building hospital building 11 will be introduced. Seismic diagnosis was carried out in April 2014, and a reinforcement plan with a value exceeding 0.6 was also drafted, but it was judged that construction while operating the hospital was impossible, and the purpose was to prevent collapse. , SRF method (vertical method using polyester fiber belt: see paragraph "0194" in this specification), "shaft bearing capacity reinforcement" to reinforce the main columns is constructed.

微動観測は、4台の微動計21を、図12〜図15に示すような4種類の配置で実施した。1回目(計測1)及び2回目(計測2)では、1階床から4階床までの各層のA2通り、及びA4通に、それぞれ各1箇所づつ、鉛直アレー状に設置している。計測3では、1階のA4通りの点と2階のA2、A4、B1の各点に設置した。計測4では、1階のA4通りの点と3階のA2、A4、B1の各点に設置した。 The tremor observation was carried out by arranging four tremors 21 in four types as shown in FIGS. 12 to 15. In the first time (measurement 1) and the second time (measurement 2), one place is installed in each of A2 streets and A4 streets of each layer from the first floor to the fourth floor in a vertical array shape. In measurement 3, it was installed at points A4 on the first floor and points A2, A4, and B1 on the second floor. In measurement 4, it was installed at points A4 on the first floor and points A2, A4, and B1 on the third floor.

計測は、約2時間程度で、計器設置、5分間連続計測、計器の配置替えと順次実施し、4種類の計器配置による計測及び撤収を行っている。補強工事実施前は、平成29年8月8日15時〜18時までの間、病院が稼働中実施している。補強後は、平成29年9月22日の14時〜16時までである。補強工事の工期は、平成29年7月20日から9月30日までであるが、8月8日の時点では、事前準備のみで施工は行われていない。また、9月22日の時点では、躯体工事は完了し若干の仕上げを残すのみであった。 The measurement takes about 2 hours, and the instrument is installed, continuously measured for 5 minutes, and the instrument is rearranged in sequence, and the measurement and withdrawal are performed by 4 types of instrument arrangement. Before the reinforcement work, the hospital is in operation from 15:00 to 18:00 on August 8, 2017. After reinforcement, it will be from 14:00 to 16:00 on September 22, 2017. The construction period for the reinforcement work is from July 20, 2017 to September 30, 2017, but as of August 8, the work has not been carried out due to advance preparation only. In addition, as of September 22, the skeleton work was completed and only a few finishes were left.

微動診断は、各点で観測された全記録長5分間の時刻歴を、それぞれ、約1分間づつの互いに重複を許した5〜7個の部分に分け、それぞれの部分についての各指標を計算して、計測毎に平均値と標準偏差を計算した。表21以降に後掲する各表ではこの平均値を示している。上記の計測を、それぞれ、SRF工法の補強工事実施前(補強前)と実施後(補強後)に行って、補強効果の影響を見た。 In the tremor diagnosis, the time history of the total recording length of 5 minutes observed at each point is divided into 5 to 7 parts that allow overlap with each other for about 1 minute each, and each index for each part is calculated. Then, the average value and the standard deviation were calculated for each measurement. This average value is shown in each of the tables below in Table 21. The above measurements were performed before (before) and after (after) the reinforcement work of the SRF method, respectively, and the effect of the reinforcement effect was observed.

微動計では、加速度時刻歴を観測し、10Hzのハイカットフィルター、0.2Hzのローカットフィルター(4次バターワース)を用いた後に、速度、変位は線形加速度法による数値積分で求めた。図16〜図22には、対象建物の伏図と軸組図を示す。なお、4’通りには、エキスパンションジョイントが設置されている。耐震診断は、1〜4’通りまでと、これ以外に分けて行われている。本明細書で引用する診断結果は、1〜4’通りまでを対象とした結果である。 With the microtremor, the acceleration time history was observed, and after using a 10 Hz high-cut filter and a 0.2 Hz low-cut filter (fourth-order Butterworth), the velocity and displacement were obtained by numerical integration by the linear acceleration method. 16 to 22 show a plan and a framework diagram of the target building. Expansion joints are installed on 4'street. Seismic diagnosis is divided into 1 to 4'and other types. The diagnostic results cited herein are the results for 1 to 4'various ways.

2)性能指標
表21には、数式32に示した累積強度指標の期待値(Cmikの補強前後の値を耐震診断計算から得られたCTUと比較して示す。計測1とは、A2通の鉛直アレー、計測2とはA4通の鉛直アレーを示す。また、表22には補強前後の変化率と計算値との比較を示している。表23及び表24には、基準化入力エネルギーについて、補強前後の微動診断で得られた値WKomikと計算で得られた値WKoikと補強前後の変化率及び計算との比較を示す。また、表25及び表26には、損傷度の期待値(Id0m)の補強前後の値と計算値(I)及び補強前後、計算との比較を示す。なお、表21中の括弧内は、第二種構造要素を考慮した値である。また、損傷度の計算とは、履歴吸収エネルギーの限界値を耐震診断の計算で求めた部材グループの強度と靱性から、数式47で計算し、履歴吸収エネルギーを略算式で計算したものである(本明細書の段落「0199」参照)。さらに、本例の計算では、履歴吸収エネルギーの計算に用いる限界加速度を求めるにあたり(本明細書の段落「0149」参照)、保有水平耐力ではなく、累積強度指標と形状指標の積(数式32参照)を用いている。
2) The performance index table 21, in comparison with C TU S D to the expected value of the cumulative strength indicator (C T S D) values before and after reinforcement mik obtained from seismic diagnosis calculation shown in Equation 32. Measurement 1 indicates A2 vertical arrays, and measurement 2 indicates A4 vertical arrays. Table 22 shows a comparison between the rate of change before and after reinforcement and the calculated value. Tables 23 and 24 show a comparison between the value W Koik obtained by the microtremor diagnosis before and after reinforcement, the value W Koik obtained by calculation, and the rate of change and calculation before and after reinforcement for the standardized input energy. Also, Table 25 and Table 26, the degree of damage expected value (I d0m) values and calculated values of the front and rear reinforcement (I d) and reinforcement before and after a comparison of the calculation. The values in parentheses in Table 21 are values in consideration of the second type structural element. Further, the calculation of the degree of damage is calculated by the mathematical formula 47 from the strength and toughness of the member group obtained by calculating the limit value of the historical absorbed energy by the calculation of the seismic diagnosis, and the historical absorbed energy is calculated by an approximate formula (). See paragraph "0199" herein). Further, in the calculation of this example, in obtaining the critical acceleration used in the calculation of the historical absorption energy (see paragraph "0149" of the present specification), the product of the cumulative strength index and the shape index (see Equation 32), not the possessed horizontal strength. ) Is used.

補強工事は、1階から3階までの各階の主要な柱にポリエステル繊維製の高延性材(ベルト)を巻きたてることでせん断強度と軸耐力を確保する方法(SRF工法)で行われた。補強設計は、全ての柱の検定比が1.0を上回るようにしている。なお、各階の地震時軸力の検定比の最大値を倒壊危険度値(I値)と称して、倒壊防止目的の補強の設計指標としている。表25右2列に補強前後のI 値を掲げた。計算において柱の軸耐力は大変形(F>3.0)時の残存軸耐力としているので、RC柱では補強前はゼロとなり、倒壊危険度値Iは、無限大となっている。 Reinforcement work was carried out by a method (SRF method) that secures shear strength and axial strength by wrapping a high ductility material (belt) made of polyester fiber around the main columns on each floor from the 1st floor to the 3rd floor. .. The reinforcement design ensures that the verification ratio of all columns exceeds 1.0. The maximum value of the test ratio of the axial force during an earthquake on each floor is called the collapse risk value ( If value), and is used as a design index for reinforcement for the purpose of preventing collapse. The If values before and after reinforcement are listed in the two columns on the right side of Table 25. In the calculation, the axial yield strength of the column is the residual axial yield strength at the time of large deformation (F> 3.0), so that the RC column has zero before reinforcement and the collapse risk value If is infinite.

表21右側の診断計算の補強前後を見ると、補強工事によって、一階のX方向を除いて累積強度指標CTUが低下しているが、これは、柱型付き壁、あるいは袖壁付き柱にスリットを切って柱を巻きたてた為である。ただし、補強後のCTUは、補強前の診断結果に補強した部材の強度・靭性の増減を反映し、再度グルーピングを行って集計した略算値である。なお、スリットを切ったことによる形状指標Sの変化は考慮していない。補強工事による強度指標の低下は、本補強設計では、Y方向の強度には余裕があると見て、強度を多少減らしても軸耐力を確保し倒壊を防止することを目標とした結果である。また、表25及び表26に示すように補強により、損傷度Iは、補強前に2〜3割程度にまで大きく減少し、補強後は、全ての階と方向で基準値1.0を下回っており、補強工事によって損傷も許容限界内に収まったことを示している。 When Table 21 see before and after reinforcing the right diagnosis calculation, the reinforcement work, but the cumulative strength indicator C TU S D is decreased except for the X direction on the first floor, which is pillar shape with wall or return panel, This is because the pillar was wound by cutting a slit in the attached pillar. However, C TU S D after reinforcement reflects the diagnosis result to the strength and toughness of the increase or decrease of the reinforced member before the reinforcement is substantially calculated value obtained by aggregating performing grouping again. The change in shape index SD due to cutting the slit is not taken into consideration. The decrease in the strength index due to the reinforcement work is the result of considering that there is a margin in the strength in the Y direction in this reinforcement design, and aiming to secure the shaft strength and prevent collapse even if the strength is slightly reduced. .. Also, by the reinforcing as shown in Table 25 and Table 26, the degree of damage I d is greatly decreased to 20% to 30% before the reinforcement, after reinforcement, the reference value of 1.0 for all floors and direction It is below the limit, indicating that the damage was within the permissible limit due to the reinforcement work.

表21及び表22に示した診断計算による累積強度指標CTUと微動診断で得られた累積強度指標の期待値(Cmikの補強前の値を比較してみよう。計測2については、3階で微動診断値が4割程度低いものの、他の階と方向は、ほぼ同様の値であることが分かる。一方、計測1では、1階はほぼ同様であるが、2階と3階で微動診断結果が診断計算の2割程度と大幅に小さな値となっている。これは、以下のような、計測位置周辺の構造的な特徴を反映しているものと考えられる。図17の軸組図に示すように、計測1(2通)X方向は、ほぼ壁の無いフレームである。また、隣接する1通りの壁の開口は大きく、3通りには壁がない。一方、計測2(4通)X方向は、ほぼ壁のフレームであり、隣接する4’フレームも同様である。計測1(2通、A通)Y方向は、壁が無いか、開口が大きい。一方、計測2(4通、A通)Y方向は、開口があるものの壁がついている。これは、耐震診断の形状指標にも反映されている。即ち、表21右側に示した形状指標Sは、X方向2階と3階で0.63と小さな値を示している。X方向の壁の偏在の結果、2通付近では、XY両方向の層間変位が大きくなっている。 Table 21 and let us compare the values before the reinforcement of the cumulative strength indicator C TU expected value of S D and the cumulative strength indicator obtained in fine motion diagnosis (C T S D) mik by the diagnostic calculation shown in Table 22. Regarding measurement 2, although the fine movement diagnosis value is about 40% lower on the 3rd floor, it can be seen that the values are almost the same as those on the other floors. On the other hand, in the measurement 1, the first floor is almost the same, but the fine movement diagnosis result is about 20% of the diagnostic calculation on the second floor and the third floor, which is a significantly small value. This is considered to reflect the following structural features around the measurement position. As shown in the frame diagram of FIG. 17, the measurement 1 (2 copies) X direction is a frame having almost no wall. In addition, the opening of one adjacent wall is large, and there is no wall in three. On the other hand, the measurement 2 (4) X direction is almost a wall frame, and so is the adjacent 4'frame. Measurement 1 (2, A) In the Y direction, there is no wall or the opening is large. On the other hand, in the measurement 2 (4, A) Y direction, there is an opening but a wall. This is also reflected in the shape index of seismic diagnosis. That is, the shape index S D shown on the right side of Table 21 shows a small value of 0.63 on the second and third floors in the X direction. As a result of the uneven distribution of the walls in the X direction, the inter-story displacement in both the XY directions is large in the vicinity of the two.

表22の補強前後の変化率を見ると、計測1(2通付近)では、(Cmikがほぼ一様に2割程度向上している。これは、図16〜図22に示したSRF工法の柱補強によって、柱中心の1〜3通りのX方向フレーム及び、2通り付近のY方向のAフレームの振動特性が改善され、基準地震動に対する層間変位が減少した効果であると言える。一方、計測2では、補強前後の変化はほぼ見られないか、(Cmikが減少している。しかし、表21の絶対値を見れば、計測2では、補強後は、X、Y両方向ともに1、2階が0.5〜0.6程度、3階が0.2程度とそろった値となっている。計測1でも、同様に、1階が0.6程度、2、3階が0.2程度とそろっている。以上は、SRF工法で主要な柱を補強した結果、震動特性が安定した結果であると考えている。 Looking at the rate of change before and after the reinforcement of the table 22, in the measurement 1 (around 2 copies), and substantially uniformly increased by about 2 percent of (C T S D) mik. This is because the column reinforcement by the SRF method shown in FIGS. 16 to 22 improves the vibration characteristics of the 1st to 3rd X-direction frames at the center of the column and the Y-direction A-frame near the 2nd column, and with respect to the reference ground motion. It can be said that this is the effect of reducing the inter-story displacement. On the other hand, in the measurement 2, of the change before and after the reinforcement is not observed almost has been reduced (C T S D) mik. However, looking at the absolute values in Table 21, in measurement 2, after reinforcement, the values were about 0.5 to 0.6 on the 1st and 2nd floors and about 0.2 on the 3rd floor in both the X and Y directions. It has become. Similarly, in measurement 1, the first floor is about 0.6, the second and third floors are about 0.2. The above is considered to be the result of stable vibration characteristics as a result of reinforcing the main columns by the SRF method.

表22に示した診断計算と微動計測で得られた値の大きさの比較を見ると、偏心の少ない一階では、計測1、2ともほぼ計算と計測が同じ値となっている。これは、微動診断法及び耐震診断が想定している地震動の地表面変位最大値の期待値の設定(本明細書の段落「0113」〜「0114」参照)がこの例では妥当であったことを示すといえる。また、偏心のある2階、3階においては、計測1と2で大きく違った値が計測されており、鉛直アレー観測によって、構造の詳細な特性が把握できることを示す例となっている。 Looking at the comparison of the magnitudes of the values obtained by the diagnostic calculation and the fine movement measurement shown in Table 22, the calculation and the measurement are almost the same values for both measurements 1 and 2 on the first floor where the eccentricity is small. This is because the setting of the expected value of the maximum ground displacement of the ground motion assumed by the microtremor diagnosis method and the seismic diagnosis (see paragraphs "0113" to "0114" in this specification) was appropriate in this example. Can be said to indicate. Further, on the 2nd and 3rd floors with eccentricity, values that are significantly different between measurements 1 and 2 are measured, which is an example showing that the detailed characteristics of the structure can be grasped by the vertical array observation.

表23に示した基準化入力エネルギーWK0ikと許容限界値Wl0ikをみると、構造品質保証研究所刊行:2015年版 SRF工法設計施工指針と解説P112に示した基準化した履歴吸収エネルギー(以下、基準化入力エネルギーという。)Wの略算式では、入力エネルギーに対する地震動と構造物の影響は一律の係数m=5.0として与えることとしているので、補強前後で入力エネルギーは変化しない計算となっている。一方、本明細書では数式49に示したように、構造物の強度、応答倍率、振動のバンド幅の影響を反映する算式となっているので、補強前後で変化している。ただし、表23では、緑本のWにAを乗じて、支持する質量だけで基準化した値として表示している。 Looking at the standardized input energy W K0 ik and the permissible limit value W l 0 ik shown in Table 23, the standardized history absorption energy shown on page 112 of the 2015 SRF Construction Method Design and Construction Guideline (hereinafter referred to as “P112”) that scaled input energy.) the substantially formula of W E, the influence of ground motion and the structure with respect to the input energy is in the giving as coefficients m E = 5.0 of uniform, input energy before and after reinforcement and calculation unchanged It has become. On the other hand, in the present specification, as shown in Equation 49, since the formula reflects the influences of the strength of the structure, the response magnification, and the bandwidth of vibration, it changes before and after reinforcement. However, Table 23, by multiplying the A i green book W E, are displayed as the scaled value by a mass of supporting.

基準化入力エネルギーの絶対値としては、偏心の影響を大きく受ける補強前の計測1のX方向で、計測が計算の4倍から7倍程度と大きな値となっているが、その他はほぼ同様の値であると言える。従って、この例は、微動診断法及び表19に示した現行規準相当の地震動レベルの設定値が損傷度に関しても妥当であることを示すと言える。 The absolute value of the standardized input energy is as large as 4 to 7 times the calculation in the X direction of measurement 1 before reinforcement, which is greatly affected by eccentricity, but the others are almost the same. It can be said that it is a value. Therefore, it can be said that this example shows that the fine motion diagnostic method and the set value of the seismic motion level corresponding to the current standard shown in Table 19 are also appropriate for the degree of damage.

表23及び表24に示した基準化入力エネルギーの補強前後の変化率を見ると、偏心の影響の大きい計測1については一様に、6割程度に減少している。一方、計測2では、X方向の1、2階で大きく減少しているが、3階では両方向ともに増加している。特に計測2のY方向の増加率が約7倍と大きい。これらは、直接的には、表22に現れている補強前後の強度(Cmikの変化を反映したものである。即ち、本例は、基準化入力エネルギーの限界加速度の計算において、累積強度指標を用いているので、この強度の増減が反映された結果となっている。ただし、Y方向での増加率は大きいが、絶対値自体は許容値と比べて大きくない。 Looking at the rate of change of the standardized input energy before and after reinforcement shown in Tables 23 and 24, the measurement 1 having a large influence of eccentricity uniformly decreases to about 60%. On the other hand, in measurement 2, it decreased significantly on the 1st and 2nd floors in the X direction, but increased in both directions on the 3rd floor. In particular, the rate of increase in the Y direction of measurement 2 is as large as about 7 times. These are direct, it reflects changes in the emerged has reinforcing longitudinal strength (C T S D) mik Table 22. That is, in this example, since the cumulative intensity index is used in the calculation of the critical acceleration of the standardized input energy, the result reflects the increase / decrease in the intensity. However, although the rate of increase in the Y direction is large, the absolute value itself is not large compared to the permissible value.

表44及び表45に示した損傷度を見てみることとする。計算では、補強前は、X方向で基準値1.0を上回るが、補強後はXY両方向ともに下回る(損傷が許容値以下になる)結果となっている。微動診断によれば、偏心の影響を受ける計測1のX方向を除いて、基準値を下回っている。計測2の3階Y方向は、1.16であるが、ほぼ基準値であると考えてよい。 Let's look at the degree of damage shown in Tables 44 and 45. According to the calculation, before reinforcement, the reference value exceeds 1.0 in the X direction, but after reinforcement, it falls below both XY directions (damage is below the permissible value). According to the tremor diagnosis, it is below the reference value except for the X direction of measurement 1, which is affected by eccentricity. The 3rd floor Y direction of measurement 2 is 1.16, but it can be considered to be almost a reference value.

以上から、本建物は、現行基準の想定する大地震に遭遇した場合には、2通り付近では、X方向の振動で許容限界を超える損傷を受ける可能性はあるが、その他の部分では損傷は許容限界内に収まる可能性が高いといえる。なお、微動診断では判定できないが、表44に示した倒壊危険度値Iが補強後で規準値1.0以下であることから、現行規準を大幅に超える地震動を受けた場合でも倒壊は免れると考えられる。 From the above, in the event of a major earthquake assumed by the current standards, the building may be damaged by vibration in the X direction in the vicinity of the two ways, but the other parts may be damaged. It can be said that there is a high possibility that it will fall within the permissible limit. Although not be determined by the fine movement diagnosis, since collapse risk value I f shown in Table 44 is equal to or less than the reference value 1.0 after reinforcement, spared collapse even when subjected to ground motion greatly exceed current standards it is conceivable that.

3)層せん断力の高さ方向の分布を表す係数A
表27には、層せん断力の高さ方向の分布を表す係数Aの期待値(Aimk)の補強前後の値を、数式9によって、微動観測によって得られた絶対加速度エネルギー伝達率a(表4参照)と構造物の各層の質量mから計算したものを、現行基準の計算式(数式10)から得られた値と比較して示し、表29には補強前後の変化率及び計算と実測の比を示している。
3) Coefficient A i representing the distribution of layer shear force in the height direction
Table 27, the expected value of the coefficient A i representing the height direction of the distribution of story shear values before and after reinforcement (A imk), by Equation 9, the absolute obtained by Microtremors acceleration energy transfer rate a ( Table 4 refer) and those calculated from the mass m j of each layer of the structure, formula for current standards (shown in comparison with the values obtained from equation 10), the reinforcement before and after conversion and calculation in Table 29 And the actual measurement ratio are shown.

実測値の補強前後の値を見てみることとする。計測1では、各階、各方向ともに最大でも2%程度しか変化していない。計測2では、3階で10%〜20%増加しているが、2階では変化は5%以下である。計算と実測の比を見ると、2階では、計測点、補強の有無に関らずほぼ一致している。一方、3階では、補強前は、計測1.2とも、計算よりも実測が10%程度小さく、補強後は、計測2では、実測と計算が一致するか、Y方向では10%程度大きくなっている。 Let's look at the values before and after reinforcement of the measured values. In measurement 1, the change is only about 2% at the maximum in each floor and each direction. In measurement 2, the increase is 10% to 20% on the 3rd floor, but the change is 5% or less on the 2nd floor. Looking at the ratio between the calculation and the actual measurement, on the second floor, the measurement points and the presence or absence of reinforcement are almost the same. On the other hand, on the 3rd floor, before reinforcement, the actual measurement is about 10% smaller than the calculation for both measurement 1.2, and after reinforcement, in measurement 2, the actual measurement and the calculation match, or the measurement is about 10% larger in the Y direction. ing.

上記各数値の絶対値を見れば、実測と計算はほぼ一致している。これは、層せん断力の高さ方向の分布を表す係数の微動計測による測定法により、現行基準で低層建築物の最大応答層せん断力分布であると考えられている震度一様分布が実測されたことを示している。また、3階の補強前後の変化、計算との比較は、補強工事によって、3階の強度が特に大きかったものを、スリットを切ることで2階以下に近づける方向に修正した効果が現れていると考えられる。 Looking at the absolute values of each of the above values, the actual measurement and the calculation are almost the same. This is a measurement method by microtremor measurement of the coefficient representing the distribution of the layer shear force in the height direction, and the seismic intensity uniform distribution, which is considered to be the maximum response layer shear force distribution of low-rise buildings by the current standard, was actually measured. It shows that. In addition, the change before and after the reinforcement of the 3rd floor and the comparison with the calculation show the effect of correcting the strength of the 3rd floor, which was particularly strong by the reinforcement work, to bring it closer to the 2nd floor or lower by cutting a slit. it is conceivable that.

計測2の3階Y方向については、実測のA(Aimk)が、計算よりもかなり大きくなっていることは、スリットを切ったことにより、この部分の振動を大きくする構造となったことを示している。これが、表21に示した強度指標の実測値(Cmikの低下(0.60→0.20)、表23に示した基準化入力エネルギーWK0ikの増加(5.4→37.9)、及び表25に示した損傷度Id0ikの増加(0.80→1.16)に表れている。ただし、スリットを切った後にSRF工法で柱を巻き立てたことにより、同表で、倒壊危険度は、各階で1.0を下回っている。また、同表で、微動観測により、計測2の付近に関しては損傷度も各階でほぼ規準値(1.0)以下となったことが確認できる。また、計測1付近では、Y方向に関しては、1.0を下回っている。計測1のX方向の損傷がある程度予測されることに関しては、1通りの壁にSRF工法で耐震被覆を行って振動エネルギーの吸収を図ることが有効である。今回の補強は、倒壊防止目的で行ったものであり、損傷制御する立場からは、今後の工事で上記の対策を実施したい。 Regarding the 3rd floor Y direction of measurement 2, the measured A i (A imk ) is considerably larger than the calculation because the structure is such that the vibration of this part is increased by cutting the slit. Is shown. This is measured values of intensity indices shown in Table 21 (C T S D) reduction of mik (0.60 → 0.20), the increase in normalized input energy W K0ik shown in Table 23 (5.4 → 37 It appears in .9) and the increase in the degree of damage I d0ik shown in Table 25 (0.80 → 1.16). However, the risk of collapse is less than 1.0 on each floor in the same table because the pillars were wound up by the SRF method after cutting the slit. In addition, in the same table, it can be confirmed by microtremor observation that the degree of damage in the vicinity of measurement 2 was almost the standard value (1.0) or less on each floor. Further, in the vicinity of measurement 1, it is less than 1.0 in the Y direction. Regarding the fact that damage in the X direction of measurement 1 is predicted to some extent, it is effective to apply seismic coating to one wall by the SRF method to absorb vibration energy. This reinforcement was done for the purpose of preventing collapse, and from the standpoint of damage control, we would like to implement the above measures in future construction.

4)平均加速度、平均速度伝達率Baik、Bvik
微動観測結果から、数式13及び数式14によって平均加速度、平均速度伝達率を計算し、補強前後の値を比較して表30及び表31に示している。これらは、構造物の第i層が支持する部分の空間平均加速度、あるいは速度と規準点の加速度、あるいは速度との比である。従って、一階の値は、構造全体の平均応答倍率となる。また、Aは、平均加速度エネルギー伝達率Baikの各階の値を一階の値で規準化した値である(数式17参照)。
4) average acceleration, average speed transfer rate B aik, B vik
The average acceleration and the average velocity transmission coefficient are calculated from the tremor observation results by the formulas 13 and 14, and the values before and after the reinforcement are compared and shown in Tables 30 and 31. These are the spatial average accelerations or speeds of the parts supported by layer i of the structure and the accelerations of the reference points, or the ratio of speeds. Therefore, the first-order value is the average response factor for the entire structure. Further, A i is a value obtained by standardizing the value of each floor of the average acceleration energy transfer coefficient Baik by the value of the first floor (see Equation 17).

本建物は、第2種地盤に立地しており、地盤の固有周期T=0.6sec、建物高さh=14.3m、この内鉄骨部分の高さ2.95m、鉄骨造である階(地階を除く)の高さh[m]に対する比λ=0.206、従って、現行基準の算式(数式12参照)では、建物固有周期は、T=h(0.02+0.01λ)=0.32secと算定される。従って、T<Tより、振動特性係数R=1.0と計算され、加速度応答倍率は、現行基準制定時の標準的な値である2.5〜3.0であると結論される。 This building is located on the type 2 ground, the natural period of the ground T c = 0.6 sec, the building height h = 14.3 m, the height of the steel frame part is 2.95 m, and the floor is a steel structure. The ratio λ = 0.206 to the height h [m] of (excluding the basement), therefore, in the current standard formula (see Equation 12), the building natural period is T = h (0.02 + 0.01λ) = 0. Calculated as .32 sec. Therefore, from T <T c , the vibration characteristic coefficient R t = 1.0 is calculated, and it is concluded that the acceleration response magnification is 2.5 to 3.0, which is the standard value at the time of establishment of the current standard. ..

以上を前提に、1階の値である実測の応答倍率を見てみよう。加速度、速度ともほぼ同様の値であり、計測1では、補強前で、2.5〜4.0、補強後で、2.0〜3.7、また、計測2では、補強前で、2.0〜2.4、補強後で、1.6〜2.2である。絶対値は、現行基準の想定である2.5〜3.0と概ね等しい。これは、微動診断法の妥当性を示している。 Based on the above, let's look at the measured response magnification, which is the value on the first floor. Acceleration and velocity are almost the same values. In measurement 1, 2.5 to 4.0 before reinforcement, 2.0 to 3.7 after reinforcement, and in measurement 2, 2 before reinforcement. .0 to 2.4, 1.6 to 2.2 after reinforcement. The absolute value is roughly equal to the assumption of the current standard of 2.5 to 3.0. This shows the validity of the tremor diagnostic method.

次に、補強前後の変化率を見てみることとする。表31に示すように、各階が支持する部分の加速度応答倍率については、補強後の計測2のY方向だけが若干(7%)増加しているものの、他の計測点では各方向ともに7割〜9割程度に減少している。また、速度応答倍率に関しては、計測2のY方向で若干増加しているが、他は減少している。これらの数値は、補強工事によって、構造系が地震の影響を受けにくいように変化したことを定量的に表している。これらの値は、損傷度の計算に用いられており、前項までに述べた各指標値に、上記の特長が表れている。 Next, let's look at the rate of change before and after reinforcement. As shown in Table 31, regarding the acceleration response magnification of the part supported by each floor, although only the Y direction of measurement 2 after reinforcement increased slightly (7%), 70% in each direction at other measurement points. It has decreased to about 90%. The speed response magnification increased slightly in the Y direction of measurement 2, but decreased in the others. These figures quantitatively indicate that the structural system has changed so that it is not easily affected by the earthquake due to the reinforcement work. These values are used in the calculation of the degree of damage, and the above-mentioned features appear in each index value described up to the previous section.

5)微動特性
表32には、補強前後の微動加速度のRMS、及びエネルギー伝達率と補強前後の変化率を示す。表52には、補強前後の微動加速度の中心周期とバンド幅指数を示す。同様に表34〜表37には、微動速度、変位に関して特性を掲載している。加速度計により、微動加速度を計測し速度、変位はこれを10Hzのハイカット及び0.2Hzのローカットフィルタ処理した後に線形加速度法で積分して求めている。各表中で、階とは、その階の床面である。
5) Fine movement characteristics Table 32 shows the RMS of the fine movement acceleration before and after reinforcement, and the energy transfer coefficient and the rate of change before and after reinforcement. Table 52 shows the central period and bandwidth index of the tremor acceleration before and after reinforcement. Similarly, Tables 34 to 37 show the characteristics of the fine movement speed and the displacement. The tremor acceleration is measured by an accelerometer, and the velocity and displacement are obtained by integrating the velocity and displacement by the linear acceleration method after processing the 10 Hz high cut and 0.2 Hz low cut filters. In each table, the floor is the floor of that floor.

エネルギー伝達率は、本明細書の段落「0067」に定義した基準点のRMSと各階のRMSの比で、即ち、振動の増幅率であり、前項までに示した各診断指標を計算する素となっている。 The energy transfer rate is the ratio of the RMS of the reference point defined in paragraph "0067" of the present specification to the RMS of each floor, that is, the amplification factor of vibration, and is a factor for calculating each diagnostic index shown up to the previous section. It has become.

中心周期は、数式1で、バンド幅指数は、本明細書の段落「0156」に記載した方法で計算したものである。中心周期は、定常ガウス過程であればゼロクロス周期の期待値であり、バンド幅指数は、正弦波で1.0、ホワイトノイズで0となる。バンド幅が大きいほどゼロに近づく。補強前後の変化を見ると、加速度については、前後でほぼ等しいか若干大きくなっている。また、速度については、中心周期が計測1では若干大きくなり、計測2では若干減少している。バンド幅指数は、両観測点ともに増加している。即ち、バンド幅が狭くなっている。微動変位について見ると、補強後は明らかに中心周期が減少し、バンド幅が増大している。これは、補強によって、振動が正弦波に近づいて、かつ、構造系の剛性が向上したことを表している。 The central period is Formula 1 and the bandwidth index is calculated by the method described in paragraph "0156" herein. The central period is the expected value of the zero cross period in the case of a steady Gaussian process, and the bandwidth index is 1.0 for a sine wave and 0 for white noise. The larger the bandwidth, the closer to zero. Looking at the changes before and after reinforcement, the acceleration is almost the same or slightly larger before and after. Regarding the velocity, the central period is slightly larger in measurement 1 and slightly decreased in measurement 2. The bandwidth index is increasing at both stations. That is, the bandwidth is narrowed. Looking at the tremor displacement, the central period clearly decreases and the bandwidth increases after reinforcement. This indicates that the reinforcement brought the vibration closer to a sine wave and improved the rigidity of the structural system.

表38〜表40には、微動加速度、速度、変位に中心周期測定値と現行基準の1次固有周期の計算値を比較して示している。微動あるいは、地震動を受ける構造物は不規則振動をするので、変位、速度、加速度の中心周期はバンド幅に応じて増大する(本明細書の段落「0156」参照)。本例では、現行基準の算式で計算した1次固有周期の値の周りに、加速度、速度、変位の中心周期がある。なお、加速度、速度、変位、それぞれについては、各点、各階、各方向ともにほぼ同じ中心周期の値が得られていることから、建物全体が固有のモードで振動していると考えられる。 Tables 38 to 40 show the fine movement acceleration, velocity, and displacement in comparison with the measured values of the central period and the calculated values of the primary natural period of the current standard. Since a structure subject to tremor or seismic motion vibrates irregularly, the central period of displacement, velocity, and acceleration increases with bandwidth (see paragraph "0156" herein). In this example, there are central periods of acceleration, velocity, and displacement around the values of the primary natural period calculated by the current standard formula. As for acceleration, velocity, and displacement, values of substantially the same central period are obtained at each point, each floor, and each direction, so it is considered that the entire building vibrates in a unique mode.

1)対象施設及び計測方法
計測対象は、1994年竣工の地上11階SRC造(X方向2スパン、Y方向1スパン、一階部分が駐車場のピロティ集合住宅建物(図24参照)である。ただし、X方向には階段室等がある。平成29年8月末から9月に掛けて、一階の独立柱2本(A2、A3)をSRF工法(本明細所の段落「0194」の1行目から3行目参照)で巻きたてた。2階〜11階までは、住戸であり、2階〜10階の2通が耐震壁である。
計測は、各階のB2及びB3柱付近にそれぞれ計器を設置しての鉛直アレー2列と、一階及び屋上のB1、A2(図25参照)、B3付近にそれぞれ3台ずつの計器を配置しての3点平面観測である。補強前は、平成29年8月25日に4台の計器で補強後は、同年12月19日に12台で実施した。なお、B2付近では2階に立ち入れなかった。図26の一階平面図に補強した柱位置と計器配置を示す。
1) Target facility and measurement method The measurement target is the 11-story SRC structure (2 spans in the X direction, 1 span in the Y direction, and the first floor is a piloti apartment building with a parking lot) completed in 1994 (see FIG. 24). However, there is a staircase, etc. in the X direction. From the end of August to September 2017, two independent pillars (A2, A3) on the first floor were constructed by the SRF method (1 of paragraph "0194" of this specification). (Refer to the 3rd line from the line). The 2nd to 11th floors are dwelling units, and the 2nd to 10th floors are earthquake-resistant walls.
For measurement, two rows of vertical arrays with instruments installed near the B2 and B3 pillars on each floor, and three instruments each placed near B1, A2 (see Fig. 25) and B3 on the first floor and rooftop. This is a three-point plane observation. Before reinforcement, it was reinforced with 4 instruments on August 25, 2017, and after reinforcement, it was carried out with 12 units on December 19, 2017. In addition, I did not enter the second floor near B2. The first floor plan view of FIG. 26 shows the reinforced pillar positions and instrument arrangements.

2)計測結果
図27は、補強後のB3鉛直アレーの微動変位の水平2方向の軌跡を各階毎に6分間の計測を2分ずつ3つのパートに分けて表示している。一階から上層階に向けて増幅していること、各点がほぼ円運動していることが読み取れる。
2) Measurement result FIG. 27 shows the locus of the fine movement displacement of the B3 vertical array after reinforcement in two horizontal directions for each floor, and the measurement for 6 minutes is divided into 3 parts for 2 minutes each. It can be seen that the amplification is from the first floor to the upper floors, and that each point is almost in a circular motion.

表41はB2鉛直アレー及び屋上面の、表42にはB3鉛直アレーのエネルギー伝達率(一階とその階の微動変位RMSの比)と補強前後の変化率を示す。なお、表41で面と記載した欄は、屋上面の座標軸周りの回転に関するエネルギー伝達率である。補強後に、X軸周りは、1/10程度、Y軸周りは1/30程度にまで減少している。表41と表42のRF以下の欄は、併進運動のエネルギー伝達率と補強前後の比であるが、B2、B3ともに、上層階ほど大きく減少している。これらは、SRF工法で、一階ピロティ部分の独立柱2本(A2、A3)、特に下階壁抜け柱A2を巻きたてたことで、振動モードが安定した効果を表している。 Table 41 shows the energy transfer coefficient of the B2 vertical array and the roof surface, and Table 42 shows the energy transfer coefficient (ratio of the fine movement displacement RMS of the first floor and that floor) and the rate of change before and after reinforcement. The column described as a surface in Table 41 is the energy transfer coefficient related to the rotation of the roof surface around the coordinate axes. After reinforcement, the circumference of the X-axis is reduced to about 1/10, and the circumference of the Y-axis is reduced to about 1/30. The columns below RF in Tables 41 and 42 show the energy transfer coefficient of translational motion and the ratio before and after reinforcement, but both B2 and B3 decrease significantly toward the upper floors. These show the stable effect of the vibration mode by winding two independent pillars (A2, A3) of the piloti part on the first floor, especially the pillar A2 on the lower floor wall, by the SRF method.

また、図27は、補強前、図28は、補強後の屋上面の運動を屋上面3箇所に設置した微動計による変位データ(XYZ3成分)を構造解析結果可視化ソフトウェアAVSに入力して、可視化(アニメーション化)したものの一瞬を描いたものである。該アニメーションを見ると、補強前は、屋上面が上下左右に大きく振動しているが、補強後は、略水平面内で円を描くように振動していることが分かる。これは、表1.3.9.1に面と表示したX軸、Y軸周りのエネルギー伝達率が、それぞれ、補強前後で11%と3%に減少していることを一目瞭然に示すものである。 Further, FIG. 27 shows the movement of the roof surface before reinforcement and FIG. 28 shows the movement of the roof surface after reinforcement by inputting displacement data (XYZ3 components) by a fine motion meter installed at three locations on the roof surface into the structural analysis result visualization software AVS to visualize it. It depicts a moment of what was (animated). Looking at the animation, it can be seen that before the reinforcement, the roof surface vibrates greatly up, down, left and right, but after the reinforcement, it vibrates in a substantially horizontal plane. This clearly shows that the energy transfer coefficients around the X-axis and Y-axis, which are indicated as faces in Table 1.3.9.1, have decreased to 11% and 3% before and after reinforcement, respectively. is there.

表43及び表44は、補強後の層せん断力分布係数(Ai)、及び微動変位の中心周期(Tc)の実測値と一次固有周期(T)耐震基準による計算値(本明細書の段落「0038」〜「0058」記載内容)である。Aの実測値は、5階前後まではほぼ一致しているが、上層階では計算値より明らかに小さく地震動の増幅が少ないこと、即ち、ピロティ構造特有の振動モードであることを示している。中心周期は、下層階と屋上では若干ばらついているが、上層階ではB2、B3ともほぼ一定で、計算値に近い。 Tables 43 and 44 show the measured values of the layer shear force distribution coefficient (Ai) after reinforcement, the central period (Tc) of the tremor displacement, and the calculated values based on the primary natural period (T) seismic standard (paragraphs of the present specification. 0038 ”to“ 0058 ”). The measured values of A 1 are almost the same up to the 5th floor, but the upper floors are clearly smaller than the calculated values and the amplification of the seismic motion is small, that is, the vibration mode peculiar to the piloti structure. .. The central period is slightly different between the lower floors and the rooftop, but on the upper floors, both B2 and B3 are almost constant, which is close to the calculated value.

表45は、B3付近の保有水平耐力に達するときの第一層の層せん断力係数(Cui1km )の実測値である(数式27)。2階から10階について、X方向に比べY方向の値が大きいのは2通りの2階から10階の戸境壁が耐震壁であることを反映している。また、4階、5階では他の階に比べて低い。本建物は、4階、5階のコンクリート打設工事を行っていたときに豪雨にあい、工事が中断し、一旦撤収して1週間程度してから再開されたとのことである。この豪雨と中断によってコンクリートの品質が低下し保有水平耐力(強度)の低下を招いたと考えられる。 Table 45 shows the measured values of the layer shear force coefficient ( Cui1 km ) of the first layer when the retained horizontal strength near B3 is reached (Formula 27). From the 2nd floor to the 10th floor, the value in the Y direction is larger than that in the X direction, which reflects that the two types of doorway walls on the 2nd to 10th floors are earthquake-resistant walls. The 4th and 5th floors are lower than the other floors. It is said that the construction of this building was interrupted due to heavy rain during the concrete placement work on the 4th and 5th floors, and it was once withdrawn and restarted after about a week. It is probable that this heavy rain and interruption deteriorated the quality of concrete and caused a decrease in the horizontal strength of the concrete.

表46及び表47には、本明細書の段落「0119」〜「0172」記載内容、及び該内容で導いた履歴吸収エネルギーの期待値の速度換算値(Vmik)と損傷度(Idik)を示す。なお、入力地震動の性質は、現行の耐震基準の想定数値として、強震継続時間s=7sec、最大速度Vmax=0.8m/sect、最大加速度Vmax=4.0m/secとしている。また、新耐震基準建物であることを考慮して、各階、各方向とも靭性指標Fuik=3.0としている。なお、限界繰り返し回数については、2階以上は、鉄骨鉄筋コンクリートの柱であることを考慮してNik=15とし、一階はSRF工法による巻きたて補強の効果を確認した実験からNik=45とした。 Table 46 and Table 47, paragraph "0119" of the present specification - "0172" description, and the speed corresponding value of the expected value of the historic absorbed energy led by the contents (V mik) and the degree of damage (I dik) Is shown. The nature of the input seismic motion is assumed to be the strong motion duration s 0 = 7 sec, the maximum velocity V max = 0.8 m / sect, and the maximum acceleration V max = 4.0 m / sec 2 as the assumed values of the current seismic standard. In addition, considering that it is a new earthquake-resistant standard building, the toughness index Fuik = 3.0 is set for each floor and each direction. Incidentally, the limit for the number of repetitions, the second floor above, and N ik = 15 considering that it is a pillar of SRC, first floor N ik Experiments for confirming the effect of the winding freshly reinforcement by SRF method = It was set to 45.

表46及び表47には、入力地震動を、最近の地震環境を代表する数値として、強震継続時間s=sec、最大速度Vmax=1.2m/sec、最大加速度Amax=10m/secとしている(表19参照)。靱性指標と限界繰り返し回数については上記のとおりとした。 In Tables 46 and 47, the input seismic motion is represented by the values representing the recent seismic environment, such as strong motion duration s 0 = sec, maximum velocity V max = 1.2 m / sec, and maximum acceleration A max = 10 m / sec 2. (See Table 19). The toughness index and the limit number of repetitions are as described above.

表46の履歴吸収エネルギーの計算結果を見れば、現行基準の想定する地震動に対しては、Y方向についてはほとんど吸収しない(降伏変位に達しない)結果となった。しかし、X方向に関しては、コンクリートの施工不良が疑われる4階、5階と最上階では降伏するとの結果である。また、表48の最近の地震環境を代表する地震動に対しては、B3付近のY方向の中間階を除いて、大きな吸収エネルギーが出るとの結果である。 Looking at the calculation results of the historical absorption energy in Table 46, it was found that the seismic motion assumed by the current standard was hardly absorbed in the Y direction (it did not reach the yield displacement). However, in the X direction, the result is that the 4th, 5th and top floors, which are suspected of having poor concrete construction, surrender. In addition, for the seismic motions that represent the recent seismic environment in Table 48, a large amount of absorbed energy is generated except for the middle floor in the Y direction near B3.

表47及び表49の損傷度は、各層が吸収するエネルギーが損傷限界に収まるかを示すものだが、現行基準の想定する地震動に対しては、B2、B3付近とも、XY両方向について限界値(1.0)を下回るとの結果である。この意味で、現行基準(新耐震基準)に適合していると言える。ただし、コンクリートの施工不良が疑われる4,5階と最上階ではほぼ限界に近いとの結果である。一方、表49の最近の地震環境を代表する地震動に対しては、B3付近のY方向では、4,5階を除き、限界内に収まるが、X方向では大きな損傷が出る結果である。なお、本建物は、ピロティ構造であり、表48で、1階で大きな履歴球種エネルギーが発生すると計算されているが、それでも、SRF工法で柱を巻きたて補強した1階とその直上の2階については、ほぼ限界値内に収まる結果となった。他の階についても、巻きたて工法等で対策を講ずることで損傷を低減することを考慮すべき結果である。 The degree of damage in Tables 47 and 49 indicates whether the energy absorbed by each layer falls within the damage limit, but for the seismic motion assumed by the current standard, the limit value (1) in both XY directions in the vicinity of B2 and B3. The result is that it falls below 0.0). In this sense, it can be said that it conforms to the current standard (new earthquake resistance standard). However, the results show that the 4th and 5th floors, where poor concrete construction is suspected, and the top floor are almost at the limit. On the other hand, with respect to the seismic motion representative of the recent seismic environment in Table 49, in the Y direction near B3, except for the 4th and 5th floors, it falls within the limit, but in the X direction, it causes great damage. In addition, this building has a piloti structure, and it is calculated in Table 48 that a large amount of historical ball energy is generated on the first floor, but even so, the first floor and directly above it are reinforced by winding columns by the SRF method. As for the second floor, the result was almost within the limit value. As for other floors, it is a result that consideration should be given to reducing damage by taking measures such as the winding method.

上記の例では仮に定めたが、各部材の限界繰り返し回数と靭性指標は、同種の部材に対する繰り返し載荷実験から得られた荷重変位履歴と損傷の程度の観察から決定することができる。また、地震動の最大加速度、速度、変位、強震継続時間は、地震動観測結果を総合して決めることができる。 Although tentatively determined in the above example, the limit number of repetitions and the toughness index of each member can be determined from the load displacement history obtained from the repeated loading experiment on the same type of member and the observation of the degree of damage. In addition, the maximum acceleration, velocity, displacement, and duration of strong ground motion can be determined by comprehensively observing the ground motion.

以上に示すように、本発明の損傷度は地震動のレベルに応じた構造物の損傷の程度とこれに対する対策の効果を、構造物の微動観測により実測された各種の伝達率と、限界繰り返し回数と靭性指標を用いて定量的に示すことができる。耐震設計の合理化に資するものである。 As shown above, the degree of damage of the present invention is the degree of damage to the structure according to the level of seismic motion and the effect of countermeasures against it, various transmission rates measured by microtremor observation of the structure, and the limit number of repetitions. Can be quantitatively shown using the toughness index. It contributes to the rationalization of seismic design.

以下、本発明方法のブロック塀への適用例について説明する。 Hereinafter, an example of applying the method of the present invention to a block wall will be described.

1.設置
図29は、ブロック塀、基礎および地盤と微動計との配置関係を示す模式図であり、微動計1をブロック塀16の頂部17、基礎18あるいは、基礎18付近の地盤面20に水平に設置する。微動計1をブロック塀16の頂部17に設置する場合は、微動計1の足1aがブロック塀16の頂部17の中心線上にくるようにする。頂部17および周辺地盤21上に設置するとき、および、基礎18上のフリクが大きい場合には、鉄板を用いる。
1. 1. Installation FIG. 29 is a schematic diagram showing the arrangement relationship between the block wall, the foundation and the ground and the microtremor, and the microtremor 1 is horizontally placed on the top 17 of the block wall 16, the foundation 18, or the ground surface 20 near the foundation 18. Install. When the fine movement meter 1 is installed on the top 17 of the block wall 16, the foot 1a of the fine movement meter 1 is placed on the center line of the top 17 of the block wall 16. When installing on the top 17 and the surrounding ground 21, and when the friction on the foundation 18 is large, an iron plate is used.

2.計測
頂部17および基礎18上での6分間程度同時計測をする。データは、建物診断と同様に、フリーキックと微動診断用エクセルを用いて分析する。このとき、階高は、ブロック塀16の高さ(頂部17の微動計1と基礎18あるいは周辺地盤21の微動計1のz座標の差)Hとし、層の支える重量はゼロとする。
計算は、それぞれの時刻歴の速度、変位の計算、RMS、中心周期、および伝達率とする。層間変位あるいは、頂部の絶対変位を注目時刻歴d(t)とし、基礎17あるいは周辺地盤21の計測点(図29中のNo.1参照)を基準点とし、これとの伝達率(hdk)を計算する。
2. 2. Measurement Simultaneous measurement is performed on the top 17 and the foundation 18 for about 6 minutes. The data will be analyzed using free kick and Excel for fine movement diagnosis as in the case of building diagnosis. At this time, the floor height is the height of the block wall 16 (the difference between the z-coordinates of the tremor 1 at the top 17 and the tremor 1 at the foundation 18 or the surrounding ground 21) H, and the weight supported by the layer is zero.
The calculations are the velocity, displacement calculation, RMS, central period, and transfer coefficient of each time history. The inter-story displacement or the absolute displacement of the top is used as the time history d (t) of interest, and the measurement point of the foundation 17 or the surrounding ground 21 (see No. 1 in FIG. 29) is used as the reference point, and the transmission coefficient ( hdk ) with this is used. ) Is calculated.

3.診断
診断基準が想定する大地震に対する基準点変位xGkmaxを2.5cmとしたときの頂部23の相対変位、あるいは絶対変位を下式(黄色本 式1.4.8)で予測する。
3. 3. Diagnosis The relative displacement or absolute displacement of the top 23 when the reference point displacement x Gkmax for a large earthquake assumed by the diagnostic criteria is 2.5 cm is predicted by the following equation (yellow main equation 1.4.8).

ただし、上式で、d(t)=y(t)−y(t)、hdk=RMS[d(t)]/RMS[y(t)]とすれば、相対変位が予測される。 However, if d (t) = y 2 (t) -y 1 (t) and h dk = RMS [d (t)] / RMS [y 1 (t)] in the above equation, the relative displacement is predicted. Will be done.

また、d(t)=y(t)、hdk=RMS[d(t)]/RMS[y(t)]とすれば、絶対変位が予測される。 Further, if d (t) = y 2 (t) and h dk = RMS [d (t)] / RMS [y 1 (t)], the absolute displacement is predicted.

ここで、d(t)、y(t)、y(t)は、それぞれ、頂部23と基準点の相対変位、頂部23の絶対変位、基準点の絶対変位のy方向(ブロック塀22直交方向)成分である。 Here, d (t), y 2 (t), and y 1 (t) are the relative displacements of the top 23 and the reference point, the absolute displacement of the top 23, and the absolute displacement of the reference point in the y direction (block wall 22). (Orthogonal direction) component.

数式50で計算した地震時の頂部16と基礎17との相対変位、あるいは頂部16の絶対変位の期待値から、ブロック塀15の転倒危険度(Itbw)を計算する。 The fall risk ( Itbw ) of the block wall 15 is calculated from the expected value of the relative displacement between the top 16 and the foundation 17 at the time of an earthquake calculated by the formula 50, or the absolute displacement of the top 16.

転倒限界傾斜の平均値をD/Hとすれば、下式となる。 If the average value of the fall limit slope is D / H, the following equation is obtained.

ただし、D[cm]は、ブロック塀15の幅(図29参照)、E[dGkmax]は、耐震診断基準が想定している大地震に対するブロック塀15の頂部16の絶対変位あるいは相対変位の期待値、a(表50参照)は、転倒限界傾斜をD/Hとした場合の転倒限界頂部変位である。 However, D [cm] is the width of the block wall 15 (see FIG. 29), and E [d Gkmax ] is the absolute displacement or relative displacement of the top 16 of the block wall 15 with respect to a large earthquake assumed by the seismic diagnostic criteria. The expected value, a (see Table 50), is the displacement of the top of the fall limit when the fall limit inclination is D / H.

次に、ブロック塀に本発明方法を適用した具体的な微動計測事例を以下に説明する。 Next, a specific example of fine movement measurement in which the method of the present invention is applied to a block wall will be described below.

諸元は、以下のとおりである。
場所:大阪府枚方市 某マンション ブロック塀
構造:CB造
厚さ:150[mm]
延長:〜15000~[mm]
高さ:1870[mm] (基準となる計測装置から頂部までの高さは、1790[mm]
ブロックサイズ:(厚さ×延長×高さ)150[mm] ×390[mm]×200[mm]
控壁:無し
微動計測装置4台使用
The specifications are as follows.
Location: Hirakata City, Osaka Prefecture A certain condominium block wall structure: CB structure Thickness: 150 [mm]
Extension: ~ 15000 ~ [mm]
Height: 1870 [mm] (The height from the reference measuring device to the top is 1790 [mm].
Block size: (thickness x extension x height) 150 [mm] x 390 [mm] x 200 [mm]
Holding wall: None Uses 4 fine movement measuring devices

図30(a)〜(c)は、計測地点毎の実際の計測状況を示すものであり、そのうちの(a)は計測地点1の状況を、(b)は計測地点2の状況を、(c)は計測地点3の状況をそれぞれ示す。また、図31は、図30との対応のもとで上からブロック塀を見た際の計測装置(微動計)の配置状況を模式的示す説明図である。 30 (a) to 30 (c) show the actual measurement situation for each measurement point, of which (a) shows the situation of measurement point 1 and (b) shows the situation of measurement point 2. c) shows the situation of the measurement point 3, respectively. Further, FIG. 31 is an explanatory diagram schematically showing the arrangement state of the measuring device (microtremor) when the block wall is viewed from above in correspondence with FIG. 30.

ブロック塀の転倒危険度については、数式51により転倒危険度を算定した。その結果を表51に示す。 Regarding the fall risk of the block wall, the fall risk was calculated by the formula 51. The results are shown in Table 51.

表51によれば、転倒危険度は、いずれも1.0を下回り、耐震診断基準が想定する地震動(最大変位2.5cm)では、転倒の危険性は大きくはないと判定された。しかし、これを上回る地震動(例えば、最近の地震動)では転倒の危険がある。 According to Table 51, the fall risk was less than 1.0, and it was determined that the fall risk was not great under the seismic motion (maximum displacement 2.5 cm) assumed by the seismic diagnostic criteria. However, there is a risk of falling if the ground motion exceeds this (for example, recent ground motion).

微動診断の役割について
地震の作用は地動加速度に比例する慣性力であるとする方法(慣性力近似)は、新旧耐震基準の別、動的、静的計算に関らず、現行の耐震設計の基本原理となっている。これは、有限要素法に代表される数値計算法、デジタルコンピュータの発達と相まって、1960年代の後半から現在まで、未だかつて地上に存在しなかった規模、形状、材質の構造物を、我が国を始めとする世界中の地震帯地域に続々と建設する原動力となった。
新耐震基準で構造物の崩壊過程を数値的に追うように規定されたことにより専用ソフトがないと構造設計ができないほど、耐震計算は複雑化した。専門家でも、構造耐震指標や保有水平耐力、あるいは、動的解析の計算過程の詳細な把握は物理的にできない。コンピュータの打ち出す数値を信じるしかないのが現状である。一方で、20世紀末から今世紀にかけ、地震活動は活発さを増し、観測される地震動の大きさ、継続時間ともに、1970年代までの地震観測に基づいて定められた現行基準の想定を数倍から一桁上回っている。
About the role of tremor diagnosis The method of assuming that the action of an earthquake is an inertial force proportional to the ground motion acceleration (inertial force approximation) is based on the current seismic design regardless of the old and new seismic standards, dynamic and static calculations. It is the basic principle. This, coupled with the development of numerical calculation methods typified by the finite element method and digital computers, has created structures of scale, shape, and materials that have never existed on the ground from the latter half of the 1960s to the present, including Japan. It became the driving force for construction one after another in the seismic zone areas around the world.
Seismic calculations have become so complicated that structural design cannot be done without dedicated software because the new seismic standards stipulate that the collapse process of structures should be tracked numerically. Even experts cannot physically grasp structural seismic indicators, retained horizontal strength, or the calculation process of dynamic analysis. The current situation is that we have no choice but to believe in the numerical values that computers give us. On the other hand, from the end of the 20th century to this century, seismic activity became more active, and both the magnitude and duration of the observed seismic motion were several times to one of the assumptions of the current standards set based on seismic observations up to the 1970s. It is an order of magnitude higher.

地動加速度が1Gを超えるような最近の地震動レベルでは、慣性力近似は成立しない。3次元運動をしようとする構造物・地盤系をx方向、y方向に分けて設計することの非合理性も際立ってくる。そもそも、大地震の時空間的スケールは個々の構造物のスケールと比較にならない。大地震の地震動を構造物のスケールで捉えようとすれば、極めてランダムになる。大地震の引き起こす現象は、条件が少し変わっただけで、結果が不連続的に大きく変化する。統計的現象と呼ばれるものである。現行基準の方法による計算を根拠に、これまで存在しなかった規模や形式の構造物を建設することは、入力地震動においても、計算の仮定とモデルにおいても、合理的であるとはいえない。 Inertial force approximation does not hold at recent ground motion levels where ground motion acceleration exceeds 1 G. The irrationality of designing the structure / ground system for three-dimensional motion separately in the x and y directions also stands out. In the first place, the spatiotemporal scale of a large earthquake is incomparable to the scale of individual structures. If we try to capture the seismic motion of a large earthquake on the scale of a structure, it will be extremely random. As for the phenomenon caused by a big earthquake, the result changes greatly discontinuously even if the conditions change a little. This is called a statistical phenomenon. It is not rational in the input seismic motion, nor in the assumptions and models of the calculation, to construct a structure of a scale or type that did not exist before based on the calculation by the method of the current standard.

1891年濃尾地震を契機に我が国で開始された近代的な耐震構造の研究は、鉄筋コンクリート材料の設計施工技術の開発・改良と相まって、1923年関東大震災にも耐え抜き、1960年代までに東京を始めとする主要都市に中低層RC系建築物を基調とする重厚な景観を生み出した。ところが、1963年の高さ制限撤廃、1964年東京オリンピック、高度経済成長政策、コンクリートポンプ圧送工法の急速な普及も手伝って、以前の建物が取り壊され、過密化、高層化が急速に進展している。 Research on modern seismic structures started in Japan in the wake of the 1891 Nobi earthquake, coupled with the development and improvement of design and construction technology for reinforced concrete materials, survived the Great Kanto Earthquake of 1923 and moved to Tokyo by the 1960s. It created a profound landscape based on medium- and low-rise RC buildings in major cities such as the one. However, with the abolition of height restrictions in 1963, the 1964 Tokyo Olympics, the high economic growth policy, and the rapid spread of the concrete pump pumping method, the former building was demolished, and overcrowding and high-rise buildings rapidly progressed. There is.

1995年阪神淡路大震災の震度7の帯の地域で、現行基準の想定を3倍以上上回る地震動を受けても、中低層のRC系建築物は旧基準でもピロティを除けば約半数が無被害であり、倒壊したものは数パーセントに過ぎない。土木構造物である新幹線高架橋、高速道路等が倒壊したが、設計で想定した数倍の地震動を受けており、かつ、旧河道等の地盤の影響の大きいところに被害が集中しており、倒壊することは当然であったといわれている。2011年東日本大震災においても、同様である。旧基準でも建築物は地震動で倒壊したものは僅かである。震度5以上の地震を受けたIs値0.3以下の中低層RC系公共建物98棟の内、倒壊した物はなく、97棟がほとんど無被害で使用継続していた。一方で、耐震補強した校舎、マンション等が使用不能となり、取り壊されたり、大規模修繕を余儀なくされた。また、東北新幹線は、橋脚に鉄板を用いた耐震補強が実施済みであったが、震災後、梁の破壊、架線等の上部工の損壊により不通になり、復旧に50日以上を要している。 In the area of the Great Hanshin-Awaji Earthquake of 1995 with a seismic intensity of 7, about half of the middle- and low-rise RC buildings are undamaged except for piloti, even if the earthquake motion exceeds the assumption of the current standard more than three times. Yes, only a few percent have collapsed. The civil engineering structures such as the Shinkansen viaduct and highways collapsed, but they were damaged several times as much as expected in the design, and the damage was concentrated in places such as the old river channel that were greatly affected by the ground. It is said that it was natural to do it. The same applies to the 2011 Great East Japan Earthquake. Even with the old standards, only a few buildings collapsed due to earthquake motion. Of the 98 medium- and low-rise RC public buildings with an Is value of 0.3 or less that received an earthquake with a seismic intensity of 5 or higher, none collapsed, and 97 buildings continued to be used with almost no damage. On the other hand, seismic retrofitted school buildings and condominiums became unusable, and were demolished or forced to undergo large-scale repairs. In addition, the Tohoku Shinkansen had already undergone seismic reinforcement using iron plates on the piers, but after the earthquake, it was cut off due to the destruction of beams and superstructures such as overhead lines, and it took more than 50 days to restore. ing.

現行耐震基準の抜本的改定が必要なことは、先述の診断基準において述べられている。ここでは、微動診断の特徴と合理的な耐震設計・監理、補強工事を行う上で、微動診断が果たす役割を述べる。 The need for a drastic revision of the current seismic standards is stated in the diagnostic criteria mentioned above. Here, we describe the features of microtremor diagnosis and the role that microtremor diagnosis plays in performing rational seismic design / supervision and reinforcement work.

(1)応答計算
地震時に構造物に求められる性能としては、損傷が少なく、使用継続できることが大きい。地動加速度が1Gを超えるような最近の地震動レベルでは、保有水平耐力等の指標を用いて、構造物が非線形化した後を追跡することは物理学的に困難であるだけでなく、使用継続性を確保するという観点からは、非線形化自体を生じない構造物、即ち、診断基準で述べられているように、強度が高い(非線形化のハードルが高い)建物が望まれる。
応答計算で分かることは、ある特定の地震動、あるいは、一般的な地震動に対して、構造物地盤系が線形に応答した場合の振動モード、最大加速度、速度、変位、履歴吸収エネルギー等である。微動診断により、弾性範囲内の計算に必要な情報を直接得ることができる。また、計算と実測の比較も容易である。
(1) Response calculation The performance required of a structure during an earthquake is that there is little damage and that it can be used continuously. At recent seismic motion levels where the ground motion acceleration exceeds 1 G, it is not only physically difficult to track after the structure has become non-linear using indicators such as possessed horizontal strength, but also continuity of use. From the viewpoint of ensuring the above, a structure that does not cause non-linearity itself, that is, a building with high strength (high hurdle for non-linearity) as described in the diagnostic criteria is desired.
What can be understood from the response calculation is the vibration mode, maximum acceleration, velocity, displacement, historical absorption energy, etc. when the structural ground system responds linearly to a specific seismic motion or a general seismic motion. The fine movement diagnosis can directly obtain the information necessary for the calculation within the elastic range. It is also easy to compare calculation and actual measurement.

(2)地震動想定
地震の作用は、近接作用である。震源から周辺地盤へ、そして周辺地盤から基礎へ、土台から一階の柱へと、下から上へ伝わってくるという実現象に則して、想定地震動(計算に用いる地震動)を決めることが合理的である。現行の建築基準が行っているように、構造物の応答加速度、あるいは、応答スペクトルを予め決める方法は合理的でないだけでなく、構造物に過度の地震力を発生させ倒壊したり大きな損傷を受ける危険性がある。ましてや、応答スペクトルに合うような地震動を数値的に合成し、時刻歴応答解析を行うことは、本末転倒になる。
(2) Assumption of seismic motion The action of an earthquake is a proximity action. It is rational to determine the assumed ground motion (seismic motion used for calculation) based on the actual phenomenon that it is transmitted from the epicenter to the surrounding ground, from the surrounding ground to the foundation, from the foundation to the pillars on the first floor, and from the bottom to the top. Is the target. As is done by the current building standards, the method of predetermining the response acceleration or response spectrum of a structure is not only unreasonable, but also causes the structure to generate excessive seismic force and collapse or be seriously damaged. There is a risk. Furthermore, it would be overwhelming to numerically synthesize seismic motions that match the response spectrum and perform time history response analysis.

想定地震動を定義する場所として、工学的基盤面とする方法があり、限界耐力計算等で用いられている。しかし、実際に構造物が受ける地震動は、直下の工学的基盤の地震動だけでなく、3次元的に広がった広い範囲の基盤面からの影響を受ける。実現象にそった計算、即ち、3次元的な地盤の振動解析計算はほとんど不可能である。これに代えて、1次元の重複反射を計算するのでは、構造物に実際に入力する地震動と計算された地震動の差異は、極めて大きくならざるを得ない。 As a place to define the assumed seismic motion, there is a method of using it as an engineering foundation surface, which is used in the calculation of limit strength. However, the ground motion actually received by the structure is affected not only by the ground motion of the engineering base directly underneath, but also by a wide range of base surfaces that spread three-dimensionally. Calculations based on actual phenomena, that is, three-dimensional ground vibration analysis calculations, are almost impossible. Instead of this, if one-dimensional overlapping reflection is calculated, the difference between the seismic motion actually input to the structure and the calculated seismic motion must be extremely large.

微動診断では、構造物の基礎で、入力振動を与えている。また、想定地震動の性質としては、最大加速度、最大速度、最大変位、及び強震継続時間を用いている。ただし、想定地震動の大きさ等に関して、具体的な数値を決めたとしても、あくまで、期待値(平均値)になる。実際の地震動は、この数値に対して、大きなばらつきを加減したものになる。 In the fine movement diagnosis, the input vibration is given at the foundation of the structure. The maximum acceleration, maximum velocity, maximum displacement, and strong motion duration are used as the properties of the assumed ground motion. However, even if a specific numerical value is determined for the magnitude of the assumed ground motion, it will be the expected value (average value). The actual ground motion will be a large variation with respect to this value.

(3)性能評価
地動加速度が1Gを超え、継続時間が数分以上に渡るような最近の地震動では、木造から超高層まで、目に見える変位が生ずることは避けられず、また、多数の繰り返し変位が生ずることを明確に取り入れた評価指標が必要である。さらに、構造物の層毎に、指標を集計するのではなく、個々の部材、部分に関する指標の集合体を用いて性能評価を行う必要がある。
微動診断では、使用継続性を直接評価する指標として、損傷度を定義して用いている。これを収震性能指標と称している。
(3) Performance evaluation In recent seismic motions where the ground motion acceleration exceeds 1 G and the duration is several minutes or more, it is inevitable that visible displacements occur from wooden structures to super high rises, and many repetitions occur. An evaluation index that clearly incorporates the occurrence of displacement is needed. Furthermore, it is necessary to evaluate the performance using a set of indexes related to individual members and parts, instead of totaling the indexes for each layer of the structure.
In tremor diagnosis, the degree of damage is defined and used as an index for directly evaluating the continuity of use. This is called a seismic collection performance index.

(4)合理的耐震構造
最近の地震動レベルでは、現行基準が想定しているような、全体崩壊形を呈する構造物では、計算上倒壊することは避けられず、使用継続性は望むべくもない。大きく変形・振動させ、地震動のエネルギーを吸収する部分と損傷限界内の変形に収める部分を予め計画する構造が合理的である。
整形なRC系構造物では、各々の柱の柱頭、柱脚部が曲げヒンジとなり、全体的な変形と運動を生ずる。偏心したもの、ピロティでは、壁の少ない部分の柱頭、柱脚が稼働し、ピロティ階、偏心で振られる部分が大きく振動しエネルギーを吸収することで、その他の階、部分の変形は小さく抑えることができる。
RC系構造物では、岩盤立地でない限り、構造躯体の剛性は周辺地盤に比べて十分大きいので、上記の躯体の振動部分に加えて、周辺地盤と躯体の境界(基礎)によるエネルギー吸収を計画的に行うことを考えたい。基礎と周辺地盤の相対運動を設計に取り入れることが有効である。木造では、個々の接合部、釘打ち部の変形・エネルギー吸収能力が大きいので、3次元的な可動性、復元性のある接合部、釘打ち部とする。また、基礎からの土台の浮き上がりによる地震作用の低減を具体的に設計に反映したい。
微動診断で現行基準の想定地震動に対して、構造物各部分の累積強度指標及び損傷度を計算し、固有振動モードを可視化することで、振動の腹、節を抽出し、要の部材、及び接合部に対してエネルギー吸収能力を付与する補強を行うことで、大地震に耐える運動能力とエネルギー吸収能力を持つ構造とすることができる。上記の補強には、SRF工法が有効である。
(4) Rational seismic structures At recent seismic motion levels, structures that exhibit a total collapse shape, as the current standards assume, are inevitably collapsed in calculation, and continuity of use is undesired. .. It is rational to have a structure in which the part that is greatly deformed and vibrated to absorb the energy of seismic motion and the part that is contained within the damage limit are planned in advance.
In a well-formed RC structure, the stigma and pedestal of each column serve as bending hinges, causing overall deformation and movement. In the eccentric one, the piloti, the stigma and pedestal of the part with few walls operate, and the piloti floor and the part shaken by the eccentric vibrate greatly and absorb energy, so that the deformation of other floors and parts is suppressed to a small size. Can be done.
In RC structures, the rigidity of the structural skeleton is sufficiently higher than that of the surrounding ground unless it is located in rock, so in addition to the above-mentioned vibrating part of the skeleton, energy absorption by the boundary (foundation) between the surrounding ground and the skeleton is planned. I want to think about what to do. It is effective to incorporate the relative motion of the foundation and the surrounding ground into the design. In a wooden structure, the deformation and energy absorption capacity of each joint and nailing part is large, so the joint and nailing part have three-dimensional mobility and resilience. In addition, we would like to specifically reflect the reduction of seismic action due to the lifting of the foundation from the foundation in the design.
By calculating the cumulative strength index and damage degree of each part of the structure and visualizing the natural vibration mode for the assumed seismic motion of the current standard by microtremor diagnosis, the antinodes and nodes of vibration can be extracted, and the essential members and parts and By reinforcing the joints to give them energy absorption capacity, it is possible to create a structure that has the kinetic capacity and energy absorption capacity to withstand a large earthquake. The SRF method is effective for the above reinforcement.

(5)新築時確認検査、及び構造的改修工事の検査
構造物が竣工した後、あるいは、改修工事が完了した後に微動診断を実施し、振動モード、振動周期(T)、層せん断力分布係数(Aim)、応答倍率(Ramk、Rvmk)、累積強度指標(C 、損傷度(Idm)を計測し、設計計算と比較して、計算・工事の妥当性を確認するとともに、必要に応じて、対策工を追加する判断材料とすることができる。なお、上記各指標は、構造物全体で計算するとともに、部分に設置した鉛直アレー計測で、その部分の振動特性も把握する。
現在は、新築の中間検査と確認検査は、検査員が目視により、図面との整合性を確認しているに留まっている。耐震改修に関しても同様である。微動診断により、検査員の判断指標に客観的な数値を加えることができる。
(5) Confirmation inspection at the time of new construction and inspection of structural repair work After the structure is completed or after the repair work is completed, a fine movement diagnosis is carried out, and the vibration mode, vibration cycle ( Tm ), and layer shear force distribution are performed. coefficient (a im), response ratio (R amk, R vmk), the cumulative strength indicator (C T S D) m, measured damage degree (I dm), from the design calculations, the validity of calculation and construction Can be used as a basis for deciding to add countermeasures as necessary. In addition to calculating each of the above indicators for the entire structure, the vibration characteristics of that part can also be grasped by measuring the vertical array installed in that part.
At present, the inspectors visually confirm the consistency with the drawings in the intermediate inspection and confirmation inspection of the new construction. The same applies to seismic repairs. The fine movement diagnosis can add an objective numerical value to the judgment index of the inspector.

(6)定期健全性診断
定期的に微動診断を実施し、前項の各指標を計測し、構造物の劣化等が認められた場合には補修を行う判断材料とする。また、補修後に再度微動診断を実施して補修効果を確認する資料とすることができる。
(6) Periodic soundness diagnosis A microtremor diagnosis is performed regularly, each index in the preceding paragraph is measured, and if deterioration of the structure is observed, it is used as a judgment material for repair. In addition, it can be used as a material for confirming the repair effect by performing a fine movement diagnosis again after the repair.

(7)既設構造物の耐震診断と耐震改修設計
現行基準あるいは旧耐震基準で建設された既設構造物に対して微動診断を実施し、耐震性能を評価し、必要に応じて、対策工を設計・施工する資料とする。また、補強前後に計測・診断を行い、補強効果を定量的に確認する資料とすることができる。
現在は、数ヶ月の期間と数百万円あるいは一千万円以上の費用を投じて耐震診断が実施されている。これは、計算が、複雑でかつ高度の専門知識を要する為である。診断計算を単純化し、微動診断によって得られた指標と総合して判断することとすれば、費用と時間を大幅に縮減することができる。
(7) Seismic diagnosis and seismic repair design of existing structures We carry out microtremor diagnosis on existing structures constructed according to the current or old seismic standards, evaluate seismic performance, and design countermeasures as necessary.・ Use as materials for construction. In addition, it can be used as a material for quantitatively confirming the reinforcement effect by measuring and diagnosing before and after reinforcement.
Currently, seismic diagnosis is carried out for a period of several months and at a cost of several million yen or more than 10 million yen. This is because the calculations are complex and require a high degree of expertise. If the diagnostic calculation is simplified and the judgment is made in combination with the index obtained by the fine movement diagnosis, the cost and time can be significantly reduced.

(8)被害・無被害事例の分析
今後、多数の実測例が蓄積され、実地震での実被害・無被害との相関分析等が行われれば、計算と診断者の判断の比率を最小化し、微動診断結果を主とした耐震診断と改修箇所の抽出等の改修設計が可能になると期待される。さらに、新築時、改修後、及び定期検査における微動診断の役割を増やし、計算と判断を必要な範囲に絞り込むことが可能になる。
(8) Analysis of damage / no damage cases In the future, if a large number of actual measurement cases are accumulated and correlation analysis with actual damage / no damage in an actual earthquake is performed, the ratio of calculation to judgment by the diagnostician will be minimized. , It is expected that it will be possible to perform repair design such as seismic diagnosis based on the results of fine movement diagnosis and extraction of repaired parts. Furthermore, it will be possible to increase the role of microtremor diagnosis at the time of new construction, after renovation, and in regular inspections, and narrow down calculations and judgments to the required range.

耐震基準の課題とSRF工法(包帯補強)を用いた解決策については、2017年4月に耐震の変革と題した論文を公表している。微動診断とともに、耐震設計を合理化し、地震に対する経済的な負担とリスクを軽減するお役に立つことを願っている。 Regarding the issues of seismic standards and solutions using the SRF method (bandage reinforcement), a paper entitled Seismic Reform was published in April 2017. We hope that along with microtremor diagnosis, it will help streamline seismic design and reduce the financial burden and risk of earthquakes.

以上に詳述した説明からも明らかなように、本発明によれば、現行の既存構造物の診断・耐震改修設計に用いている累積強度指標、構造耐震指標の期待値や、現行の新築の設計に用いている層せん断力の高さ方向の分布係数の期待値や、構造物の使用継続性を直接評価するための損傷度を定義付けてその期待値をそれぞれ微動の測定値から直接取得することで、構造物の各部分に鉛直アレーを設けた観測により、各フロアーの部分(ゾーン)の震動性情、強度、損傷度等を測定することができる結果、構造物の健全性、安全性を対象物に直接外力などを作用させる従来法より、はるかに詳細な耐震設計、補強のみならず、個々の振動特性に応じた耐震性評価、耐震設計や構造物の使用継続性(耐震補強工事実施の最も重要な目標性能である。)を直接、安価、迅速に評価できることになった。 As is clear from the explanations detailed above, according to the present invention, the cumulative strength index and the expected value of the structural seismic index used in the diagnosis and seismic repair design of the existing existing structure, and the current new construction Define the expected value of the distribution coefficient of the layer shelter force used in the design in the height direction and the degree of damage to directly evaluate the continuity of use of the structure, and obtain the expected value directly from the measured values of microtremors. By doing so, it is possible to measure the seismic sentiment, strength, degree of damage, etc. of each floor part (zone) by observing each part of the structure with a vertical array, resulting in the soundness and safety of the structure. Not only far more detailed seismic design and reinforcement, but also seismic resistance evaluation according to individual vibration characteristics, seismic design and continuity of use of structures (seismic reinforcement work) compared to the conventional method of directly applying external force to the object. The most important target performance for implementation) can be evaluated directly, inexpensively and quickly.

つまり、本発明によれば、以上の指標を用いることで、新築後、改修工事後、また、定期的な診断時に、現行の耐震診断よりはるかに安価かつ迅速に耐震診断を行うことができるので、合理的な耐震補強設計、新設構造物の耐震設計を行うことができることになる。 That is, according to the present invention, by using the above indicators, seismic diagnosis can be performed much cheaper and faster than the current seismic diagnosis after new construction, repair work, and regular diagnosis. It will be possible to carry out rational seismic retrofitting design and seismic design of new structures.

1 微動計
1a 足
2 分析器
10 構造物
10a,10b,10c 層境界面
11 RC造病院建物
12 1階
13 2階
14 3階
15 4階
16 ブロック塀
17 頂部
18 基礎
20 地盤面
21 周辺地盤
1 Microtremor 1a Foot 2 Analyzer 10 Structure 10a, 10b, 10c Layer boundary surface 11 RC hospital building 12 1st floor 13 2nd floor 14 3rd floor 15 4th floor 16 block wall 17 Top 18 Foundation 20 Ground surface 21 Peripheral ground

Claims (11)

常時微動観測により、構造物の性能を評価する方法において、
前記構造物内の複数の観測点で同時に常時微動時刻歴を観測し、これらの時刻歴の二乗平均値平方根(RMS)を用いて、前記構造物の耐震設計に用いる指標の推定値を算出し、この値の設計時点で用いられる前記指標の値に対する比率を用いて、前記構造物の前記観測に基づく耐震性能の評価を行うことを特徴とする構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。
In the method of evaluating the performance of structures by constant microtremor observation
Simultaneous tremor time history is constantly observed at multiple observation points in the structure, and the squared mean square root (RMS) of these time histories is used to calculate the estimated value of the index used for seismic design of the structure. , Diagnosis and evaluation of structures based on constant tremors of structures, characterized in that seismic performance of the structures is evaluated based on the observations, using the ratio of this value to the value of the index used at the time of design. Method.
連続して計測した前記常時微動時刻歴を分割し、複数の部分時刻歴を抽出し、各部分時刻歴に関して前記指標の期待値を計算し、そのサンプル平均を前記指標の推定値とする請求項1に記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 Claim that the continuous fine movement time history is divided, a plurality of partial time histories are extracted, the expected value of the index is calculated for each partial time history, and the sample average is used as the estimated value of the index. The method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to 1. 前記部分時刻歴の継続時間は、1〜2分間である請求項2に記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to claim 2, wherein the duration of the partial time history is 1 to 2 minutes. 前記観測を、構造物の新築後、改修工事前後、また、定期的な診断時に行い、各観測時点の前記推定値を相互比較することにより、構造物の耐震性能と大地震時の倒壊危険性と使用継続性の経時変化と改修工事前後の変化とのうちの少なくともいずれかを診断評価する請求項1ないし3のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The above observations are made after the new construction of the structure, before and after the repair work, and at the time of regular diagnosis, and by comparing the estimated values at each observation point with each other, the seismic performance of the structure and the risk of collapse in the event of a large earthquake The method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the change with time and the change before and after the repair work is diagnosed and evaluated. 前記指標は、現行基準に規定された層せん断力の高さ方向の分布係数である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a diagnostic evaluation method for a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is a distribution coefficient in the height direction of the layer shear force specified in the current standard. 前記指標は、現行基準に規定された保有水平耐力である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is the possessed horizontal strength specified in the current standard. 前記指標は、現行基準に規定されたベースシア係数である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is a base shear coefficient defined in the current standard. 前記指標は、現行基準に規定された加速度応答倍率である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a diagnostic evaluation method for a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is an acceleration response magnification specified in the current standard. 前記指標は、現行基準に規定された累積強度指標と形状指標との積である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is the product of the cumulative strength index and the shape index defined in the current standard. 前記指標は、損傷度である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is the degree of damage. 前記指標は、転倒危険度である請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の常時微動に基づく構造物の診断評価方法。 The index is a method for diagnosing and evaluating a structure based on the constant tremor of the structure according to any one of claims 1 to 4, which is a fall risk.
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